desidrataÇÃo de resÍduos do processamento de … · agradeço primeiramente a deus, ......

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

DESIDRATAÇÃO DE RESÍDUOS DO PROCESSAMENTO DE MARACUJÁ-AMARELO POR DIFERENTES METODOLOGIAS

Neiton Carlos da Silva

Uberlândia-MG

2015

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

DESIDRATAÇÃO DE RESÍDUOS DO PROCESSAMENTO DE MARACUJÁ-AMARELO POR DIFERENTES METODOLOGIAS

Neiton Carlos da Silva

Dissertação de Mestrado apresentada à Universidade Federal de Uberlândia como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Engenharia Química, da Faculdade de Engenharia Química, área de Concentração de Desenvolvimento de Processos Químicos.

Uberlândia - MG

2015

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Sistema de Bibliotecas da UFU, MG, Brasil.

S586d 2015

Silva, Neiton Carlos da, 1985-

Desidratação de resíduos do processamento de maracujá-amarelo por diferentes metodologias / Neiton Carlos da Silva. - 2015.

163 f. : il. Orientador: Marcos Antonio de Souza Barrozo. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Uberlândia,

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Inclui bibliografia. 1. Engenharia química - Teses. 2. Maracujá - Desidratação - Teses. I.

Barrozo, Marcos Antonio de Souza. II. Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. III. Título.

CDU: 66.0

Dedico este trabalho aos meus pais Nilton e

Irene, fontes de amor, exemplo, apoio e

motivação constantes em todas as etapas da

minha vida.

AGRADECIMENTOS

Ao término dessa etapa em minha vida, nada mais justo que agradecer a todos que

contribuíram de alguma forma para que eu atingisse essa conquista.

Agradeço primeiramente a DEUS, que através da Espiritualidade Superior, me

amparou, fortaleceu e cuja presença na minha vida é fundamental em todos os meus

momentos. E também ao Mestre Jesus e minha madrinha Nossa Senhora Aparecida por

encherem meu coração de amor, esperança e confiança no futuro.

Agradeço aos meus pais Nilton e Irene, cujo amor incondicional e presença sempre

constante (mesmo que à distância) foram fundamentais em todas as minhas decisões e

escolhas e por serem os meus dois maiores exemplos de honestidade, caráter e humildade.

Obrigado por se sacrificarem por mim e abrirem mão de vocês mesmos, tantas vezes, pelo

meu melhor. E obrigado ao meu irmão Neilon pelo apoio em todas as horas.

À minha namorada Andreza pelo amor, paciência, carinho e entendimento

desprendidos desde o momento que nos conhecemos. Você foi com certeza minha fonte de

calma nos momentos de turbulência.

Agradeço aos meus grandes amigos Patrola, Daniel, Rui, Ricardo, Kaká, Rafaela,

Marcão, Renzo, Vitão e Flávia pelos conselhos, motivação e companheirismo desde sempre.

Ao professor Marquinho, por sua orientação, apoio e auxílio em todos os momentos

da realização desse trabalho. Obrigado por acreditar no meu potencial e pela confiança

depositada.

Aos professores Cláudio, Eloízio, Damasceno, Ubirajara, Carlos Ataíde, Lucienne,

Adilson e Malagoni pelos ensinamentos e por compartilharem comigo suas experiências, os

quais foram fundamentais para o bom desenvolvimento do meu Mestrado.

Aos colegas do Laboratório de Separação de Particulados: Gláucia, Priscila, Geraldo,

Suellen, Angélica e Renata, pela ajuda, parceria e conselhos. Agradeço em especial à Gláucia,

por estar sempre disposta a me ouvir e compartilhar seus aprendizados para que esse trabalho

fosse executado da melhor maneira possível.

Agradeço a minha equipe de Iniciação Científica: Mariana, Luis Victor, Lorrayne,

Letícia e Thaíse, cuja ajuda foi fundamental para que esse trabalho acontecesse. Obrigado por

confiarem na minha liderança e por me ensinarem tanto também. Espero que o futuro de

vocês seja repleto de bençãos e realizações.

À toda equipe da FEQUI/UFU: Cecília, Natércia, Ulisses, Roberta, Cléo e Francielle

pelo tempo desprendido e pelo auxílio em tantas atividades, análises, relatórios e

experimentos.

Agradeço a Lotus Soluções Ambientais pelo fornecimento do resíduo de maracujá e

por estar sempre disposta a apoiar os projetos aqui desenvolvidos.

À Ondatec pelo suporte técnico e construção do sistema de micro-ondas.

Ao professor Ricardinho da UFU-Patos de Minas, pelo empréstimo do liofilizador e

pelo apoio técnico dispensado;

Ao professor Reinaldo e a aluna Patrícia do Instituto de Química-UFU pelo

fornecimento do nitrogênio líquido que agregou muito aos resultados deste trabalho.

Enfm, gostaria que todos vocês soubessem que essa conquista também é de vocês.

Muito obrigado por tudo!

Seu tempo é limitado, então não o desperdice vivendo a vida de outra pessoa. Não fique preso pelo dogma que é viver em função do que outras pessoas pensam.

Não deixe o ruído da opinião dos outros afogar a sua voz interior. E o mais importante: tenha a coragem de seguir seu coração e sua intuição.

Eles de alguma forma já sabem o que você realmente quer se tornar. Todo o resto é secundário. STEVE JOBS (1955-2011)

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................................ i

LISTA DE TABELAS .......................................................................................................................... iv

RESUMO ............................................................................................................................................... v

ABSTRACT .......................................................................................................................................... vi

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 1

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................................... 3

2.1 – Fruticultura Brasileira ................................................................................................................ 3

2.2 – Maracujá ..................................................................................................................................... 4

2.3 – Alimentos Funcionais e Compostos Bioativos ........................................................................... 7

2.3.1 – Compostos Fenólicos ..................................................................................................... 8

2.3.2 – Flavonoides .................................................................................................................. 10

2.3.3 – Ácido Cítrico ................................................................................................................ 11

2.3.4 – Ácido Ascórbico ........................................................................................................... 13

2.3.5 – Pectina .......................................................................................................................... 15

2.4 – Desidratação ............................................................................................................................. 17

2.4.1 – Cinética de Desidratação .............................................................................................. 18

2.4.2 – Metodologias de Desidratação ..................................................................................... 19

2.4.2.1 – Ar quente .......................................................................................................... 19

2.4.2.2 – Infravermelho ................................................................................................... 21

2.4.2.3 – Micro-ondas ..................................................................................................... 24

2.4.2.4 – Liofilização....................................................................................................... 26

2.5 – Relevância do Trabalho na Literatura ...................................................................................... 29

3. MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................................ 31

3.1 – Material .................................................................................................................................... 31

3.2 – Análises Realizadas .................................................................................................................. 32

3.2.1 – Umidade ....................................................................................................................... 32

3.2.2 – pH ................................................................................................................................. 32

3.2.3 – Cinzas ........................................................................................................................... 33

3.2.4 – Massa Específica Real .................................................................................................. 33

3.2.5 – Massa Específica Aparente .......................................................................................... 33

3.2.6 – Ângulos de Repouso ..................................................................................................... 33

3.2.7 – Análise de Compostos Bioativos .................................................................................. 35

3.2.7.1 – Teor de Fenólicos Totais (TPC) ....................................................................... 35

3.2.7.2 – Teor de Flavonoides Totais (TFC) ................................................................... 36

3.2.7.3 – Acidez (TA) ...................................................................................................... 36

3.2.7.4 – Teor de Ácido Ascórbico (AA) ........................................................................ 36

3.2.7.5 – Teor de Pectina ................................................................................................. 36

3.2.8 – Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) .............................................................. 37

3.3 – Metodologias de Desidratação ................................................................................................. 37

3.3.1 – Ar quente ...................................................................................................................... 38

3.3.2 – Infravermelho ............................................................................................................... 40

3.3.3 – Micro-ondas ................................................................................................................. 42

3.3.4 – Liofilização................................................................................................................... 44

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................................... 47

4.1 – Caracterização do Resíduo de Maracujá In natura .................................................................. 47

4.2 – Considerações Iniciais Sobre a Desidratação do Maracujá ...................................................... 50

4.3 – Desidratação por Ar Quente ..................................................................................................... 52

4.3.1 – Considerações Gerais sobre a Desidratação ................................................................. 52


4.3.3 – Compostos Bioativos .................................................................................................... 57


4.4 – Desidratação por Infravermelho ............................................................................................... 68


4.4.2 – Testes Preliminares ...................................................................................................... 69

4.4.3 – Planejamento Composto Central (PCC) ....................................................................... 72


4.5 – Desidratação por Micro-Ondas ................................................................................................ 83

4.5.1 – Considerações Gerais Sobre a Desidratação ................................................................ 83


4.5.3 – Compostos Bioativos .................................................................................................... 88


4.6 – Liofilização .............................................................................................................................. 97



4.6.3 – Análise de Compostos Bioativos ................................................................................ 101

4.6.4 – Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) ............................................................ 107

4.7 – PECTINA ............................................................................................................................... 109

4.7.1 – Considerações Gerais sobre a Pectina Obtida ............................................................ 109

4.7.2 – Experimentos e Resultados ........................................................................................ 111

4.8 – Comparativo Final entre as Metodologias de Desidratação ................................................... 114

5. CONCLUSÃO ............................................................................................................................... 118

SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ........................................................................... 121

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................ 122

APÊNDICES ...................................................................................................................................... 137

APÊNDICE A – RESULTADOS OBTIDOS PARA OS COMPOSTOS BIOATIVOS ................ 137

APÊNDICE B – ANÁLISE ESTATÍSTICA DAS SUPERFÍCIES DE RESPOSTA .................... 142

i

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 – O maracujá-amarelo (Passiflora edulis f. flavicarpa) ......................................................... 5

Figura 2.2 – Principais estados produtores de maracujá no Brasil (IBGE, 2012) ................................... 6

Figura 2.3 – Estrutura química básica dos compostos fenólicos ............................................................. 9

Figura 2.4 – Estrutura química dos flavonoides (BEHLING et al., 2004) ............................................ 10

Figura 2.5 – Estrutura química e aspecto visual do ácido cítrico .......................................................... 12

Figura 2.6 – Estrutura química do ácido ascórbico ............................................................................... 13

Figura 2.7 – Estrutura química de um segmento da molécula de pectina (THAKUR et al., 1997) ...... 15

Figura 3.1 – Resíduo de processamento de maracujá-amarelo ............................................................. 31

Figura 3.2 – Aparato para medição do ângulo de repouso estático ....................................................... 34

Figura 3.3 – Aparato para medição do ângulo de repouso dinâmico .................................................... 34

Figura 3.4 – Unidade Experimental do Leito Fixo (SILVA, 2015). ..................................................... 39

Figura 3.5 – Analisador de umidade por infravermelho (SILVA, 2014) .............................................. 41

Figura 3.6 – Sistema de Micro-ondas utilizado por Li et al. (2010) e Zarein et al. (2015) .................. 43

Figura 3.7 – Sistema de micro-ondas utilizado nos experimentos ........................................................ 43

Figura 3.8 – Liofilizador utilizado nos experimentos ........................................................................... 45

Figura 4.1 – Amostras desidratadas por ar quente ................................................................................ 52

Figura 4.2 – Curvas de cinética de desidratação por ar quente: (a) experimentos de 1 a 4, (b) 5 a 8, (c) 9 a 14 e (d) 15 a 18. .......................................................................................................... 56

Figura 4.3 – TPC para desidratação por ar quente: (a) experimentos de 1 a 8 e (b) experimentos de 9 a 14 .................................................................................................................... 58

Figura 4.4 – TPC para as desidratações por ar quente .......................................................................... 59

Figura 4.5 – TFC para desidratação por ar quente: (a) experimentos de 1 a 8 e (b) experimentos de 9 a 14 .................................................................................................................... 60

Figura 4.6– TFC para as desidratações por ar quente ........................................................................... 61

Figura 4.7 – TA para desidratação por ar quente: (a) experimentos de 1 a 8 e (b) experimentos de 9 a 14 .................................................................................................................... 62

Figura 4.8 – TA para as desidratações por ar quente ............................................................................ 63

Figura 4.9 – AA para desidratação por ar quente: (a) experimentos de 1 a 8 e (b) experimentos de 9 a 14 .................................................................................................................... 64

Figura 4.10 – AA para as desidratações por ar quente .......................................................................... 65

Figura 4.11 – Compostos bioativos para desidratação por ar quente nos experimentos de 15 a 18: (a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA. ...................................................................................................... 66

ii

Figura 4.12 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) com ampliação de 500 vezes para as amostras desidratadas por ar quente: (a) 50oC; 1 m/s; 5 horas, (b) 50oC; 1 m/s; 7 horas, (c) 65oC; 1,5 m/s; 6 horas, (d) 65oC; 2,2 m/s; 6 horas, (e) 80oC; 2 m/s; 7 horas e (f) 86,2oC; 1,5 m/s; 6 horas. ........ 67

Figura 4.13 – Amostras desidratadas por infravermelho em diferentes condições operacionais .......... 69

Figura 4.14 – Cinética de remoção de umidade para a desidratação por infravermelho ....................... 70

Figura 4.15 – Teores de compostos bioativos após a desidratação por infravermelho: (a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA – Testes Preliminares.................................................................................................. 71

Figura 4.16 – Curvas de cinética de desidratação por infravermelho: (a) experimentos 1, 3, 5 e 7; (b) experimentos 2, 4, 6 e 8 e (c) experimentos de 9 a 13 ..................................................................... 74

Figura 4.17 – TPC para as desidratações por infravermelho: (a) experimentos de 1 a 4 e (b) experimentos de 5 a 8 ...................................................................................................................... 75

Figura 4.18 – TFC para as desidratações por infravermelho: (a) experimentos de 1 a 4 e (b) experimentos de 5 a 8 ...................................................................................................................... 76

Figura 4.19 – TA para as desidratações por infravermelho: (a) experimentos de 1 a 4 e (b) experimentos de 5 a 8 ...................................................................................................................... 78

Figura 4.20 – AA para as desidratações por infravermelho: (a) experimentos de 1 a 4 e (b) experimentos de 5 a 8 ...................................................................................................................... 79

Figura 4.21 – Teores de compostos bioativos obtidos na desidratação por infravermelho – experimentos de 9 a 13: (a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA. ............................................................... 80

Figura 4.22 – Teores de compostos bioativos para a desidratação por infravermelho (PCC): (a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA ...................................................................................................................... 81

Figura 4.23 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) com ampliação de 500 vezes para amostras desidratadas por infravermelho: (a) 65oC; 6,5 horas, (b) 80oC; 5,5 horas, (c) 95oC; 4,5 horas, (d) 95oC; 6,5 horas, (e) 99oC; 6,5 horas; (f) 80oC; 4,2 horas, (g) 80oC; 6,8 horas. ............................................... 83

Figura 4.24 – Aspecto visual da amostra desidratada por micro-ondas ................................................ 84

Figura 4.25 – Desidratação em função do tempo para o micro-ondas de 700W ................................... 85

Figura 4.26 – Cinética de remoção de umidade para o sistema de micro-ondas de 800W ................... 86

Figura 4.27 – Amostras com sinais de superaquecimento e carbonização para as potências de 600 W e 800 W ................................................................................................................................................. 88

Figura 4.28 – TPC para amostras desidratadas por micro-ondas: (a) 280 W, (b) 480 W, (c) 600 W e (d) 800 W ............................................................................................................................................ 89

Figura 4.29 – TFC para amostras desidratadas por micro-ondas: (a) 280 W, (b) 480 W, (c) 600 W e (d) 800 W ............................................................................................................................................ 91

Figura 4.30 – TA para amostras desidratadas por micro-ondas: (a) 280 W, (b) 480 W, (c) 600 W e (d) 800 W ............................................................................................................................................ 92

Figura 4.31 – AA para amostras desidratadas por micro-ondas: (a) 280 W, (b) 480 W, (c) 600 W e (d) 800 W ............................................................................................................................................ 93

Figura 4.32 – Teores de compostos bioativos na desidratação por micro-ondas: (a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA ....................................................................................................... 95

iii

Figura 4.33 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) com ampliação de 500 vezes para amostras desidratadas por micro-ondas nas potências de 280 W (a), 480 W (b), 600 W (c) e 800 W (d), expostas por tempos de 20 minutos. .................................................................................................................... 96

Figura 4.34 – Aspecto visual das amostras de maracujá congeladas em freezer (a) e nitrogênio líquido (b) ............................................................................................................................ 97

Figura 4.35 – Aspecto pós-liofilização das amostras de maracujá congeladas em nitrogênio líquido (a) e freezer (b) ........................................................................................................................................... 98

Figura 4.36 – Umidade em função do tempo para as amostras liofilizadas .......................................... 99

Figura 4.37 – Cinética de desidratação do resíduo de maracujá por liofilização ................................ 100

Figura 4.38 – TPC para amostras liofilizadas congeladas em freezer (a) e nitrogênio líquido (b) ..... 102

Figura 4.39 – TFC para amostras liofilizadas congeladas em freezer (a) e nitrogênio líquido (b) ..... 103

Figura 4.40 – TA para amostras liofilizadas congeladas em freezer (a) e nitrogênio líquido (b) ....... 105

Figura 4.41 – AA para amostras liofilizadas congeladas em freezer (a) e nitrogênio líquido (b) ....... 106

Figura 4.42 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) para amostras desidratadas por liofilização congeladas previamente em freezer e desidratadas por (a) 72 horas e ampliação de 50 vezes, (b) 72 horas e ampliação de 500 vezes, (c) 120 horas e ampliação de 50 vezes e (d) 120 horas e ampliação de 500 vezes. ...................................................................................................................... 108

Figura 4.43 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) para amostras desidratadas por liofilização, congeladas previamente em nitrogênio líquido e desidratadas por 120 horas (a) ampliação de 50 vezes e (b) 120 horas ampliação de 500 vezes .............................................................................................. 109

Figura 4.44 – Precipitação da pectina em meio alcoólico ................................................................... 110

Figura 4.45 – Pectina úmida obtida após filtração .............................................................................. 110

Figura 4.46 – Pectina obtida após a secagem em estufa ..................................................................... 111

Figura 4.47 – Teores de pectina obtida nas diferentes metodologias de desidratação ........................ 112

Figura 4.48 – Teores de compostos bioativos obtidos para as condições mais adequadas de cada metodologia: (a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA ............................................................................... 116

iv

LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1 – Modelos de cinética de secagem da Literatura ................................................................. 38

Tabela 3.2 – Planejamento composto central para a desidratação por ar quente (α=1,414) ................. 40

Tabela 3.3 – Planejamento composto central na desidratação por infravermelho (α=1,2671) ............. 42

Tabela 3.4 – Planejamento experimental (4K) na desidratação por micro-ondas .................................. 44

Tabela 3.5 - Planejamento experimental na desidratação por liofilização ............................................ 46

Tabela 4.1 – Teores de compostos bioativos obtidos para o resíduo in natura ..................................... 48

Tabela 4.2 – Planejamento experimental e umidade final para desidratação por ar quente .................. 53

Tabela 4.3 – Parâmetros obtidos pelo modelo de Overhults et al. (1973) na desidratação por ar quente ................................................................................................................................................ 54

Tabela 4.4 – Tempo de desidratação e umidade final obtidos na desidratação por infravermelho (testes preliminares) .............................................................................................................................. 69

Tabela 4.5 – Coeficientes para modelo de Overhults et al.(1973) na desidratação por infravermelho ........................................................................................................................................ 70

Tabela 4.6 – Umidade final e adequabilidade ao modelo de Overhults et. al. (1973) para o PCC das desidratações por infravermelho ..................................................................................................... 72

Tabela 4.7 – Coeficientes para modelo de Overhults et al. (1973) para a desidratação por micro-ondas .................................................................................................................................... 86

Tabela 4.8 – Umidades finais obtidas nas desidratações por micro-ondas ........................................... 87

Tabela 4.9 – Coeficientes para modelo de Overhults et al. (1973) para as amostras liofilizadas ....... 100

Tabela 4.10 – Experimentos realizados para a obtenção de pectina ................................................... 112

Tabela 4.11 – Melhores condições experimentais nas metodologias de desidratação analisadas ....... 115

v

RESUMO

O Brasil é um dos maiores produtores de frutas do mundo, o que implica na geração

de uma grande quantidade de resíduos agroindustriais cujo potencial ainda necessita ser

melhor estudado. O maracujá-amarelo (Passiflora edulis f. flavicarpa) é um fruto rico em

minerais, vitaminas e fibras e sua produção gera uma grande quantidade de subprodutos como

cascas e sementes, que podem chegar até 70% do peso do fruto. Dentro dessa realidade,

destacam-se as metodologias de desidratação como alternativa para remoção de umidade

desse material, impedindo a proliferação de micro-organismos e abrindo oportunidades para

seu posterior aproveitamento. Neste trabalho foram verificados os impactos de quatro

metodologias de desidratação no resíduo de maracujá: o uso de ar quente, infravermelho,

micro-ondas e liofilização. Em todos foi possível obter um material com níveis de umidade

final satisfatórios, destacando-se o uso de micro-ondas como o mais eficiente em termos de

tempo. A desidratação por ar quente se mostrou impactada positivamente pela velocidade e

temperatura de operação, mas os compostos bioativos sofreram maior impacto da temperatura

e do tempo (80oC e 7 horas). A temperatura de 95oC se destacou como a mais eficiente tanto

em remoção de umidade quanto nos teores de compostos bioativos para a desidratação por

infravermelho, mas verificou-se que uma superexposição a essa radiação além dos limites

observados deve ser evitada. O uso de micro-ondas indicou que é possível obter um material

final de qualidade e rapidamente, desde que sejam utilizadas potências intermediárias (480 W)

e evitado o excesso de exposição. A liofilização resultou em um produto final com melhor

aspecto visual, porém seus tempos de operação elevados e o nível de compostos bioativos

finais encontrados não obtiveram destaque perante os demais métodos, com exceção aos

teores de pectina. Quanto aos compostos bioativos, os fenólicos e flavonoides foram

impactados positivamente pela desidratação, atingindo valores próximos e superiores ao do

resíduo in natura em todas as metodologias. O ácido cítrico apresentou degradação em todas

as condições a que foi submetido, indicando a sensibilidade do mesmo tanto a processos

térmicos quanto à liofilização. Já o ácido ascórbico se mostrou fortemente influenciado pela

exposição ao aquecimento, apresentando aumento em seus teores, com exceção das amostras

liofilizadas. Globalmente, o melhor método de desidratação obtido foi o micro-ondas,

indicando um potencial uso do mesmo no aproveitamento do resíduo de maracujá.

Palavras-chave: desidratação; maracujá; ar quente; infravermelho; micro-ondas; liofilização

vi

ABSTRACT

Brazil is one of the greatest producers of fruits in the world which involves the

generation of a large amount of agro-industrial residues whose potential still needs to be

better studied. The yellow passion fruit (Passiflora edulis f. flavicarpa) is rich in minerals,

vitamins and fibers and its production generates a large number of by-products as peels and

seeds, which can reach 70% of the fruit weight. Within this reality, the methods of

dehydration stand out as an alternative to remove moisture of this material, preventing the

proliferation of microorganisms and creating opportunities for its reutilization. In this work, it

was studied the impact of four techniques of dehydration in the passion fruit’s residue: hot air,

infrared, microwaves and freeze drying. In all was possible to obtain a material with

satisfactory final moisture levels, highlighting the use of microwaves as the most efficient in

terms of time. Dehydration by hot air was positively affected by velocity and temperature

conditions, but the bioactive compounds had impact of temperature and time (80oC and 7

hours). The temperature of 95oC was the most efficient for the moisture removal and contends

of bioactive compounds in the dehydration of infrared, but an overexposure to this radiation

beyond the observed limits must be avoided. The use of microwaves show that is possible to

obtain a material with good final quality and quickly, since intermediate levels of powers (480

W) are used to avoid over exposure. Freezer drying produced a final product with better

visual appearance but its great operation times and the final content of bioactive compounds

found wasn’t better to other methods, in exception of pectin contents. Analyzing the bioactive

compounds, phenolics and flavonoids were positively impacted by dehydration, reach values

near and above of the residue in natura in all techniques. Citric acid showed deterioration in

all conditions observed, indicating its sensibility to thermal processes as much as freeze

drying. The ascorbic acid was strongly influenced by heat exposure an increased its levels,

except in the freeze drying samples. Overall, the best dehydration methodology was the

microwave technique, indicating a potential future use of this method in the use of passion

fruit residues.

Keywords: dehydration; passion fruit; hot air; infrared; microwave; freeze-drying

1

Capítulo 1

INTRODUÇÃO

O Brasil tem se destacado mundialmente como um dos maiores produtores de frutas,

sendo que esta cadeia produtiva se mostra como um dos mais importantes segmentos

econômicos do agronegócio brasileiro, com volume estimado de produção de 43,6 milhões de

toneladas em 2012. Produzem-se frutas em praticamente todos os estados brasileiros, sendo

que cerca de 53% da produção tem sido destinada ao mercado de frutas processadas e 47% ao

mercado de frutas frescas (IBRAF, 2013).

Devido ao constante crescimento dessa atividade e sua importância econômica, há

em contrapartida a geração de uma grande quantidade de resíduos, estimando-se que os

mesmos possam representar mais de 40% do volume total de frutas processadas (SILVA,

2014). Estes resíduos, em geral, são constituídos por uma mistura de cascas, sementes e

bagaços, cuja destinação mais comum tem sido o descarte ou produção de adubos. Entretanto,

estudos recentes têm apontado que a grande maioria desse material é rica em compostos

importantes a saúde humana como antioxidantes e fibras, alguns em quantidade até mesmo

superior que na polpa e sucos produzidos (WOLFE et al., 2003; MANACH et al., 2004;

AJILA et al., 2007).

Dentre as frutas processadas, destaca-se o maracujá-amarelo (Passiflora edulis f.

flavicarpa), conhecido como maracujá azedo ou ácido, que é rico em minerais e vitaminas,

principalmente A e C, e muito apreciado pela qualidade de seu suco, que apresenta aroma e

sabor agradáveis (PEREIRA et al., 2006). O Brasil é o líder na produção mundial desse fruto,

ultrapassando as 776 mil toneladas em 2012, sendo que do maracujá utilizado pelas indústrias

aproveita-se somente a polpa, descartando-se as cascas e sementes que podem representar de

65 a 70% do peso do fruto (OLIVEIRA et al., 2002; IBGE, 2012).

Desse modo, se torna importante buscar um aproveitamento viável desses resíduos,

seja como complemento na alimentação animal ou até mesmo para emprego na alimentação

humana, como na produção de farinhas, biscoitos, doces e suplementos alimentares.

Devido à alta umidade presente no resíduo após o processamento, a desidratação,

uma das mais antigas e usuais operações unitárias, destaca-se como alternativa. A utilização

de processos de desidratação em alimentos já vem sendo utilizada há muitos anos e com

2

resultados bastante satisfatórios, já que tem se mostrado como um dos métodos mais simples,

baratos e efetivos de conservação de alimentos, eliminando uma grande quantidade de água, o

que impede a proliferação de bactérias e outros micro-organismos, que tornariam a vida útil

(ou de prateleira) desses alimentos bastante reduzida (BORTOLOTTI, 2012).

Dentre os principais métodos de desidratação, pode-se citar o uso do ar quente, um

dos mais populares e que consiste na passagem de um fluxo de ar aquecido através de

amostras específicas, dispostas em equipamentos denominados secadores, como por exemplo,

secadores de leito fixo, rotatórios ou de jorro, dentre outros (SILVA et al., 2013); o uso de

radiação infravermelha, onde a energia oriunda dessa frequência de onda penetra na superfície

dos alimentos e se converte em calor, removendo a água (TOGRUL, 2005) ou até mesmo

micro-ondas, onde a energia é absorvida e convertida em calor por mecanismos dipolares e

iônicos (CHANDRASEKARAN et al., 2013). Ainda pode-se citar a liofilização, processo

mais recente, onde os alimentos, expostos a baixas temperaturas e pressões, têm sua umidade

removida por sublimação, sendo considerada uma das metodologias mais eficientes de

desidratação e manutenção de compostos bioativos (MARQUES et al., 2007).

Dentro de todo esse contexto, o objetivo desse trabalho foi avaliar o impacto de

diferentes metodologias de desidratação no resíduo de processamento de maracujá-amarelo,

verificando as variáveis impactantes no processo de remoção de umidade e suas

consequências nos teores de compostos bioativos presentes no material. Em vista disso, os

objetivos específicos desse estudo foram a realização da caracterização do resíduo; a

avaliação e influência das variáveis operacionais em cada método de desidratação estudado

(ar quente, infravermelho, micro-ondas e liofilização), estabelecendo sua cinética de remoção

de umidade; avaliação dos efeitos da remoção de umidade nos compostos bioativos: fenólicos,

flavonoides, ácido cítrico, ácido ascórbico e pectina; bem como a escolha da melhor

metodologia, de forma global, que validaria um possível aproveitamento e aplicação desse

resíduo.

3

Capítulo 2

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Este capítulo apresenta o levantamento bibliográfico realizado sobre os assuntos

envolvidos nesse trabalho. Dessa forma, foi apresentado o panorama da fruticultura brasileira;

o maracujá, suas características e propriedades; a importância dos alimentos funcionais e

compostos bioativos e uma visão geral dos métodos de desidratação, incluindo de forma

detalhada, aqueles utilizados neste estudo (ar quente, infravermelho, micro-ondas e

liofilização). Ao término, têm-se a citação de alguns trabalhos encontrados na literatura

envolvendo o uso do maracujá e seus resíduos.

2.1 – Fruticultura Brasileira

O Brasil é o terceiro maior produtor de frutas do mundo. A produção nacional atingiu

cerca de 43,6 milhões de toneladas em 2012, ficando atrás apenas da China e da Índia. Em

torno de 53% da produção brasileira é destinada ao mercado de frutas processadas e 47% ao

mercado de frutas frescas. Produz-se frutas em todos os estados brasileiros, mas a distribuição

da produção é concentrada em cinco estados: São Paulo, com 43% do volume total, seguido

por Bahia (12%), Rio Grande do Sul (6%), Minas Gerais (6%) e Pará (3,7%). Dentre as

principais frutas produzidas, a laranja destaca-se com um volume total de 19 milhões de

toneladas, seguida pela banana (6,9 milhões), abacaxi (3,2 milhões) e melancia (2,2 milhões).

(IBRAF, 2013).

A fruticultura, além da sua importância na alimentação do ser humano, vem sendo

reconhecida por seu importante caráter econômico para as diversas regiões do Brasil. Essa

atividade econômica está entre as principais geradoras de renda, de empregos e de

desenvolvimento rural. Os altos níveis de produção e os resultados comerciais obtidos nas

últimas safras são fatores que demonstram o poder deste setor (EMBRAPA, 2003; BELING,

2005).

A produção brasileira de frutas processadas tem se expandido nos últimos anos,

sendo que a expansão na produção de sucos e concentrados já tem sido maior que no consumo

de frutas frescas. Um crescimento considerável tem sido relatado também na produção de

frutas congeladas e de intermediários de processo. Por outro lado, a produção de frutas

4

desidratadas é bastante escassa, onde se sobressai a fabricação de banana-passa, mas há

registros que algumas empresas já estão colocando no mercado brasileiro frutas desidratadas

obtidas por secagem e liofilização, como chips, snacks e granulados de maçã, banana,

morango, açaí e acerola (IBRAF, 2013).

Como consequência desse aumento no processamento de frutas, a geração de

resíduos ou subprodutos agroindustriais também aumentou. O descarte representa, além de

inúmeros problemas ambientais, perda de matéria-prima e energia. Sendo assim, são exigidos

investimentos significativos capazes de amenizar o impacto negativo causado à natureza

(PELIZER et al., 2007). Estes resíduos, em geral, constituem uma mistura heterogênea de

sementes, bagaços e cascas, que na maioria das frutas são ricos em ácido ascórbico,

tocoferóis, carotenoides e em compostos fenólicos (WOLFE et al., 2003; MANACH et al.,

2004), além de conter grande quantidade de sólidos em suspensão, pH elevado e alto

conteúdo de umidade (80-90%). Dessa forma, torna-se essencial para o setor industrial

agregar valor econômico e tecnológico aos mesmos, sendo que para isso estudos científicos se

tornam necessários.

2.2 – Maracujá

O maracujá é um fruto originário da América Tropical, produzido pelas plantas do

gênero Passiflora, com mais de 150 espécies utilizadas para consumo humano. As espécies

mais produzidas no Brasil e no mundo são o maracujá-amarelo (Passiflora edulis f.

flavicarpa), maracujá-roxo (Passiflora edulis Sims.) e o maracujá-doce (Passiflora alata). O

maracujá-amarelo é o mais cultivado no mundo, responsável por mais de 95% da produção do

Brasil e utilizado principalmente no preparo de sucos. O maracujá-roxo e doce são destinados

em sua maior parte para o mercado de frutas frescas, por serem menos ácidos e mais doces

que a espécie amarela (CEPLAC, 2015).

O maracujá-amarelo (Passiflora edulis f. flavicarpa), utilizado neste trabalho,

também conhecido como maracujá azedo ou ácido, é rico em minerais e vitaminas,

principalmente A e C, e muito apreciado pela qualidade de seu suco, que apresenta aroma e

sabor agradáveis (PEREIRA et al., 2006). Tal fruto é do tipo baga, de forma oval ou

subglobosa, com grande variação quanto ao tamanho e coloração da polpa. Tem em média 7

cm de comprimento por 6 cm de largura e peso entre 44 e 160 g. A casca é coriácea e de cor

5

amarelo intenso no fim do amadurecimento. É um fruto carnoso, com as sementes cobertas

pelo arilo (mucilagem), onde se encontra um suco amarelo-alaranjado muito aromático e

nutritivo. O suco possui de 13 a 18% de sólidos solúveis, cujos principais componentes são os

açúcares (sacarose, glicose e frutose). Possui de 200 a 300 sementes em cada fruto (SEBRAE,

2015).

Figura 2.1 – O maracujá-amarelo (Passiflora edulis f. flavicarpa)

O maracujazeiro é uma planta trepadeira de grande porte, semilenhosa, vigorosa e de

crescimento rápido, podendo atingir até 10 metros de comprimento. Fixa-se nos apoios por

meio de gavinhas. As folhas são lisas e pontiagudas e possuem de 3 a 7 lóbulos. As flores são

azuis com filamentos escuros e assemelham-se às orquídeas. Os princípios ativos maracujina,

passiflorine e calmofilase são encontrados em toda a planta, principalmente nas folhas,

conferindo ao maracujazeiro propriedades calmantes, hipnóticas, analgésicas e anti-

inflamatórias (SEBRAE, 2015).

O maracujá é utilizado para consumo fresco, mas sua maior importância econômica

está na utilização para fins industriais, principalmente na fabricação de sucos. A fruta é

processada para fabricação de suco integral a 14° Brix, néctar e suco concentrado a 50° Brix.

O suco possui alto valor nutritivo e excelentes características sensoriais. A polpa pode ser,

ainda, utilizada na preparação de sorvetes, vinhos, licores ou doces (SEBRAE, 2015).

A casca de maracujá, que representa 40% a 50% do peso da fruta, é considerada

resíduo industrial, assim como as sementes. Estudos buscam o aproveitamento de suas

características e propriedades funcionais, que podem ser utilizadas para o desenvolvimento de

novos produtos. O albedo da casca (parte branca) é rico em pectina, niacina (vitamina B3),

ferro, cálcio, fósforo e fibras diversas. Das sementes pode ser extraído óleo de aproveitamento

6

industrial. As sementes, no maracujá representam cerca de 6% a 12% do peso total do fruto e

podem ser boas fontes de carboidratos, proteínas e minerais. O percentual de óleo na semente

de maracujá alcança cerca de 25,7% do peso do farelo seco obtido e possui elevado teor de

ácidos graxos insaturados (SEBRAE, 2015).

O Brasil é o maior produtor mundial de maracujá, seguido pela Colômbia, Peru e

Equador. Segundo IBGE (2012), a produção brasileira ultrapassou as 776 mil toneladas em

uma área de cultivo de aproximadamente 57 mil hectares. A Bahia é o principal produtor

(cerca de 41,3% do total), seguida por Ceará, Minas Gerais e Sergipe (Figura 2.2). Quase a

totalidade da produção brasileira é da variedade amarelo ou azedo, que tem melhor

aproveitamento industrial, destino de boa parte da fruta para fabricação, principalmente, de

suco. A comercialização da fruta fresca é feita nas feiras livres, mercados municipais,

atacadistas, indústria de sucos e para exportação.

Figura 2.2 – Principais estados produtores de maracujá no Brasil (IBGE, 2012)

Além dos constituintes calmantes e analgésicos já citados, o maracujá apresenta em

sua composição compostos importantes como glicosídeos, fenóis, alcaloides, carotenoides,

ácido L-ascórbico, antocianinas, lactonas, óleos voláteis, aminoácidos, carboidratos, enzimas

citoplasmáticas e variados compostos de aroma (FALEIRO et al., 2005), sem contar a

presença de fibras importantes industrialmente como a pectina. Juntando-se a isso o fato dos

grandes volumes de produção que representam inúmeras toneladas, agregar valor aos resíduos

do cultivo do maracujá tem sido foco de diversos estudos e tem despertado o interesse sócio-

econômico, científico e tecnológico (FERRARI et al., 2004).

7

2.3 – Alimentos Funcionais e Compostos Bioativos

O termo “alimentos funcionais” foi primeiramente introduzido no Japão, na década

de 1980, e se refere aos alimentos processados que contêm ingredientes que auxiliam funções

específicas do corpo, além de serem nutritivos – os chamados compostos bioativos. O Comitê

de Alimentos e Nutrição do Instituto de Medicina da FNB (Federação Náutica de Brasília)

define alimentos funcionais como qualquer alimento ou ingrediente que possa proporcionar

um benefício à saúde, além dos nutrientes tradicionais que eles contêm (HASLER, 1998).

Entre os fatores que aceleram o interesse nos alimentos funcionais podem-se citar os avanços

na ciência e tecnologia, o aumento dos gastos destinados à saúde, o envelhecimento da

população, e um maior enfoque nos benefícios atingidos por meio da dieta (BORTOLOTTI,

2012).

Entre os compostos bioativos destacam-se as substâncias antioxidantes, que ajudam a

proteger o organismo humano contra o estresse oxidativo, o qual gera excesso de radicais

livres que podem causar alterações no DNA, envelhecimento precoce, doenças

cardiovasculares, degenerativas e neurológicas. Um antioxidante pode ser definido então,

como qualquer substância que, quando presente em baixas concentrações comparadas à de

substrato oxidável, retarda significantemente ou inibe a oxidação daquele substrato. Além dos

antioxidantes produzidos pelo próprio organismo, existem também compostos providos pela

dieta que, por suas propriedades estruturais, possuem atividade antioxidante. Dentre esse

compostos têm destaque os fenólicos e flavonoides totais, oriundos de produtos naturais, que

atuam como sequestradores de radicais livres e quelantes na etapa de iniciação e propagação

do processo oxidativo (DIPLOCK et al., 1988; SIES, 1991; SHAHIDI et al., 1992; SOUSA

DE SÁ, 2012).

Entre os principais compostos bioativos presentes nas frutas e que apresentam essa

atividade antioxidante pode-se citar o ácido ascórbico (vitamina C), os compostos fenólicos,

os flavonoides e os carotenoides (PODSEDEK, 2007). Evidências epidemiológicas têm

mostrado que existe uma correlação inversa entre o consumo regular de frutas e hortaliças e a

prevalência de algumas doenças degenerativas (TEMPLE, 2000). Dessa forma, verificar a

presença de tais compostos também nos resíduos do processamento de frutas permite verificar

o potencial dos mesmos para um posterior aproveitamento nos processos industriais ou até

mesmo em outras aplicações, como a produção de farinhas e suplementos alimentares, por

exemplo.

8

Cabe ainda ressaltar que, como estudado por Faleiro et al. (2005), o maracujá

apresenta vários desses compostos dispersos em sua polpa, cascas e sementes, além da

presença de pectina, fibra de carácter dietético, cuja atuação como composto bioativo e na

prevenção de doenças já vem sendo verificada há alguns anos. Nos itens a seguir tem-se uma

explicação mais detalhada de cada um dos compostos cujos teores foram alvo de verificação e

estudo neste trabalho.

2.3.1 – Compostos Fenólicos

Os compostos fenólicos e polifenólicos constituem um amplo grupo de substâncias

químicas, considerados metabólitos secundários das plantas, com diferentes estruturas

químicas e atividades, englobando mais de 8000 compostos distintos. A distribuição dos

compostos fenólicos nos tecidos e células vegetais varia consideravelmente de acordo com o

tipo de composto químico, situando-se no interior das células e na parede celular

(MARTÍNEZ-VALVERDE et al., 2000). Esses compostos contribuem para qualidades

sensoriais, como cor, sabor e aroma de frutas, vegetais frescos e seus produtos. Além disso,

muitos fenólicos apresentam atividades antioxidante, antialérgica, anticarcinogênica,

antimicrobianas, entre outras (KIM et al., 2003).

Quimicamente, os compostos fenólicos são substâncias que possuem um anel

aromático com um ou mais grupos hidróxidos (Figura 2.3), incluindo derivados funcionais e

cuja síntese não ocorre na espécie humana. Variam desde moléculas simples, como ácidos

fenólicos, até compostos altamente polimerizados, como os taninos (MARTÍNEZ-

VALVERDE et al., 2000). Estes compostos podem ser classificados em diferentes grupos em

função do número de anéis de fenol que contêm e dos elementos estruturais que ligam estes

anéis (SOARES et al., 2008), sendo distribuídos em quatro grupos: 1) ácidos fenólicos

derivados de ácidos hidroxibenzoicos, como ácido gálico e ácido hidroxicinâmico; 2)

flavonoides, os quais incluem flavonas, isoflavonas, flavanonas, antocianidinas e flavonóis; 3)

estilbenos, cujo representante mais conhecido é o resveratrol; 4) taninos, que são divididos em

galotaninos e elagitaninos ou taninos hidrolisáveis (BUTTERFIELD et al., 2002; ISHIMOTO

et al., 2006). Segundo Pietta (2000), os grupos que tem apresentado maior importância

funcional são os ácidos fenólicos, os ácidos hidroxicinâmicos, os flavonoides e os taninos.

9

Figura 2.3 – Estrutura química básica dos compostos fenólicos

As propriedades biológicas dos compostos fenólicos estão relacionadas com a

atividade antioxidante que cada fenol exerce sobre determinado meio. A atividade dos

antioxidantes, por sua vez, depende de sua estrutura química, podendo ser determinada pela

ação da molécula como agente redutor na velocidade de inativação do radical livre,

reatividade com outros antioxidantes e potencial de quelação de metais (MAMEDE;

PASTORE, 2004).

As frutas, principalmente as que apresentam a coloração vermelha e azul (como

uvas, ameixas, acerola, jamelão, cereja, dentre outras), são as mais importantes fontes de

compostos fenólicos na dieta. Muitos destes apresentam uma grande gama de efeitos

biológicos, incluindo ações antioxidantes, além de antimicrobiana, antiplaquetária, anti-

inflamatória e vasodilatadora (DEGASPARI; WASZCZYNSKY, 2004). A atividade

antioxidante dos compostos fenólicos é interessante desde o ponto de vista tecnológico, até

nutricional. Assim, esses compostos intervêm como antioxidantes naturais do alimento e a

obtenção ou preparação de alimentos com um alto conteúdo destes supõem uma redução na

utilização de aditivos antioxidantes, resultando em alimentos mais saudáveis, que podem ser

incluídos dentro da classe dos alimentos funcionais (MARTÍNEZ-VALVERDE et al., 2000).

Janiques et al. (2013) concluíram que a utilização de polifenóis como agentes

antioxidantes pode representar uma nova abordagem no combate aos danos provocados pelo

excesso de radicais livres. Além disso, estes compostos podem interferir de maneira positiva

nos mecanismos celulares, incluindo atividade enzimática e expressão gênica de fatores

nucleares envolvidos no processo inflamatório. Desta forma, os compostos fenólicos, sejam

estes presentes em alimentos ou suplementados na forma de cápsulas, são substâncias

bioativas que parecem ser capazes de auxiliar no controle de complicações comuns na

10

população como doenças renais crônicas, o estresse oxidativo, a inflamação e as desordens

cardiovasculares.

2.3.2 – Flavonoides

Os flavonoides correspondem ao mais importante e diversificado grupo dentro dos

compostos fenólicos, dividindo-se em várias subclasses com mais de 5000 compostos

(BOBBIO; BOBBIO, 1995; PIETTA, 2000). Em geral, correspondem aos seguintes

subgrupos: antocianinas (cianidina, delfinidina), flavanas (catequina, epicatequina, luteoforol,

procianidina, theaflavina), flavanonas (hesperidina, naringenina), flavonas (apigenina,

luteolina, diomestina, tangeritina, nobiletina, tricetina), flavonóis (quercetina, rutina,

miricetina) e isoflavonoides (daidzeína, genisteína) (LOPES, 2000).

A maioria dos representantes desta classe possui 15 átomos de carbono no seu núcleo

fundamental, constituído de duas fenilas, ligadas por uma cadeia de três carbonos entre elas.

A estrutura dos flavonoides consiste de um esqueleto de difenil-propano (C6–C3-C6) com dois

anéis benzênicos (A e B) ligado a um anel pirano (C) – vide Figura 2.4 (BEHLING et al.,

2004). A estrutura química dos flavonoides favorece sua ação antioxidante. Os hidrogênios

dos grupos hidroxilas adjacentes (orto-difenóis), localizados em várias posições dos anéis, as

duplas ligações dos anéis benzênicos e a dupla ligação da função oxo (-C=O) de algumas

moléculas de flavonoides fornecem a esses compostos alta atividade antioxidante

(HRAZDINA et al., 1970; RICE-EVANS et al., 1996).

Figura 2.4 – Estrutura química dos flavonoides (BEHLING et al., 2004)

11

Os flavonoides estão presentes na maioria das plantas, concentrados em sementes,

frutos, cascas, raízes, folhas e flores (FELDMANN, 2001). As principais fontes de

flavonoides incluem frutos (uvas, cerejas, maçãs, groselhas, frutas cítricas, acerola, entre

outros) e hortaliças (pimenta, tomate, espinafre, cebola, brócolis, dentre outras folhosas)

(BARNES et al., 2001), sendo seu consumo estimado na dieta humana entre 1 a 2 g por dia

(DE VRIES et al., 1997).

O interesse econômico dos flavonoides é decorrente de suas diferentes propriedades.

Ensaios biológicos usando combinações isoladas revelam que os flavonoides exibem uma

grande ação sobre os sistemas biológicos demonstrando efeitos antimicrobiano, antiviral,

antiulcerogênico, citotóxico, antineoplásico, antioxidante, anti-hepatotóxico, anti-

hipertensivo, hipolipidêmico, anti-inflamatório e anti-plaquetário. Também demonstraram

aumento na permeabilidade capilar, inibição da exudação proteica e migração de leucócitos

(PELZER et al., 1998). Estes efeitos podem estar relacionados às propriedades inibitórias que

os flavonoides desempenham nos vários sistemas enzimáticos incluindo hidrolases,

isomerases, oxigenases, oxidoredutases, polimerases, fosfatases, proteínas fosfoquinases e

aminoácido oxidases (FERGUSON, 2001).

Dessa forma, determinar a concentração de flavonoides nos alimentos é considerado

uma prioridade (NEUHOUSER, 2004; SCALBERT et al., 2005). Cabe ressaltar que a

composição de flavonoides de algumas frutas já tem sido apresentada na literatura, entretanto,

mais dados são necessários, visto que essa composição varia de acordo com a variação na

cultura, o tempo, o clima, grau de maturação, processamento e armazenagem (ROBARDS;

ANTOLOVICH, 1997, AHERNE; O’BRIEN, 2002).

2.3.3 – Ácido Cítrico

O ácido cítrico ou citrato de hidrogênio é um ácido orgânico tricarboxílico fraco,

presente na maioria das frutas, sobretudo em cítricos com o limão e a laranja. Corresponde ao

ácido 2-hidroxi-1,2,3-propanotricarboxílico, de fórmula C6H8O7. Na temperatura ambiente

corresponde a um sólido branco e cristalino (Figura 2.5), de sabor levemente ácido, com

ponto de fusão de 153°C, massa molecular 192,123 g/mol, densidade 1,665 g/cm³, acidez

(pKa): 3,15 (primeira), 4,77 (segunda) e 6,40 (terceira).

12

Figura 2.5 – Estrutura química e aspecto visual do ácido cítrico

Oliveira (2009) estudou a solubilidade do ácido cítrico em misturas hidro-alcóolicas,

observando que o mesmo é solúvel em água, sendo que na temperatura de 293,7 K, a

solubilidade foi igual a 59,78 g de produto anidro por 100 g de solução saturada. Já em etanol

a 294,2 K, obteve a solubilidade de 57,93 g de produto anidro por 100 g de solução saturada.

Foi concluído também que a solubilidade deste ácido, em água, é função direta da

temperatura.

O ácido cítrico além de antioxidante, também é um agente quelante e é usado

juntamente com o ácido ascórbico para formar quelatos de baixo peso molecular com o ferro

aumentando, assim, sua absorção pelo organismo; quelar pró-oxidantes, os quais podem

causar rancidez e também para inativar enzimas como a polifenoloxidase que provocam

reações de escurecimento (HANSULD; BRIANT, 1954).

É considerado o acidulante mais versátil e amplamente utilizado nas indústrias de

alimentos e bebidas por apresentar sabor agradável, baixa toxicidade e alta solubilidade.

Auxilia na retenção da carbonatação, potencializa os conservantes, confere sabor “frutal"

característico, prolonga a estabilidade da vitamina C, realça aromas e tampona o meio. É

utilizado ainda, devido à sua capacidade de complexação com metais pesados e como

estabilizante de óleos e gorduras para reduzir a sua oxidação catalisada por estes metais

(SILVA, 2014).

Seu processo de fabricação ocorre pelo processo de fermentação de um carboidrato a

partir de sacarose ou dextrose, utilizando como micro-organismo o Aspergillus niger,

podendo ser produzido na forma anidra (granular) ou líquida. Suas aplicações se dão nas

indústrias de refrigerantes, sucos, vinhos, balas, cremes, gorduras, maioneses, óleos, produtos

13

lácteos e sorvetes, fornecendo acidez, realçando sabores e atuando como conservante e

antioxidante (CARGILL, 2015).

2.3.4 – Ácido Ascórbico

O ácido ascórbico, popularmente conhecido como vitamina C, é um poderoso

antioxidante e funciona como agente preservativo em alimentos, evitando escurecimento e

outras reações oxidativas. As moléculas do ácido ascórbico sofrem oxidação antes que as

outras moléculas do alimento se oxidem, impedindo e protegendo essas outras moléculas da

oxidação (PIETTA, 2000).

Sua fórmula química corresponde ao ácido 2,3-enediol-L-gulônico (Figura 2.6) que é

um sólido branco ou amarelado, cristalino com ponto de fusão de 190 a 192°C, massa

molecular 176,13 g/mol, densidade 1,65 g/cm³, acidez (pKa): 4,17 (primeira), 11,6 (segunda)

bastante solúvel em água e etanol absoluto, insolúvel nos solventes orgânicos comuns, como

clorofórmio, benzeno e éter e tem sabor ácido com gosto semelhante ao suco de laranja. No

estado sólido é relativamente estável. No entanto, quando em solução, é facilmente oxidado,

em reação de equilíbrio ao ácido L–dehidroascórbico. Devido a tais propriedades, o ácido

ascórbico é considerado como uma vitamina hidrossolúvel, facilmente absorvida pelo

organismo, que absorve a quantidade necessária para a manutenção de funções orgânicas e

elimina o excesso na urina (BOBBIO; BOBBIO, 1995).

Figura 2.6 – Estrutura química do ácido ascórbico

Por apresentar atividade antioxidante, a vitamina C é a primeira linha de defesa

contra radicais derivados do oxigênio em meio aquoso. Essa vitamina reage diretamente com

14

superóxidos, radicais hidroxilas e oxigênio. Tem grande importância fisiológica devido à sua

participação em diversos eventos no organismo, como formação de tecido conjuntivo,

produção de hormônios e anticorpos, biossíntese de aminoácidos e prevenção de escorbuto. É

considerado um antioxidante fisiológico versátil, pois pode exercer ação nos compartimentos

intra e extracelulares (BENDICH; LANGSETH, 1995). O ácido ascórbico está ainda

associado à regulação do colesterol, diminuição da concentração de chumbo no sangue,

aumento da fertilidade e diminuição da suscetibilidade ao câncer (SILVA, 2014).

No ser humano adulto e sadio, a reserva de ácido ascórbico é de aproximadamente

1500 mg com uma ingestão média diária de 45 a 75 mg. Quando não ocorre a ingestão desta

vitamina, aproximadamente 3% das reservas são diminuídas diariamente e os sintomas

clínicos do escorbuto aparecem em 30 a 45 dias, quando a reserva orgânica cai abaixo de 300

mg (GUILLAND; LEQUEU, 1995).

Analisando a presença desse composto nas frutas e seus resíduos, verifica-se que o

teor de vitamina C é influenciado por uma grande variedade de fatores como grau de

maturação, tratos culturais, condições de plantio e manuseio pré e pós-colheita, bem como

processamento e estocagem. Estes fatores podem ser controlados pelo emprego de tecnologia

adequada (LEE; KADER, 2000). A ação do ácido ascórbico em sucos de frutas inclui o tipo

de processamento, condições de estocagem, tipo de embalagem, pH, presença de oxigênio,

luz, catalisadores metálicos e enzimas. Alguns autores também relatam a influência da

concentração de sais e de açúcar e carga microbiana (LEE; CHEN, 1998; LEE; COATES,

1999). A estabilidade do ácido ascórbico aumenta em baixas temperaturas e a sua perda

ocorre com facilidade durante o aquecimento dos alimentos (BOBBIO; BOBBIO, 1995).

O consumo da vitamina C como suplementação alimentar ocorre principalmente pela

ingestão de cápsulas e comprimidos efervescentes, mas há um mercado potencial de

enriquecimento de alimentos, principalmente na formulação de sucos em pó, bebidas

isotônicas e outros produtos de frutas, como sorvetes, doces e geleias. O crescimento do

interesse do consumidor na ligação entre dieta e saúde tem causado uma grande demanda para

esses produtos (BORTOLOTTI, 2012).

15

2.3.5 – Pectina

A pectina é um polissacarídeo complexo, constituinte da parede celular primária e

das camadas intercelulares das plantas terrestres. Sua função básica é contribuir para a adesão

entre as células e para a resistência mecânica da parede celular. Sua forma natural é a

protopectina, que consiste na combinação da pectina com a celulose, hemicelulose e lignina

presentes nas plantas, por ligações covalentes. A protopectina é insolúvel em água, mas pode

ser facilmente decomposta por soluções ácidas liberando a pectina (THAKUR et al., 1997;

PENNA, 2002; ORDOÑEZ-PEREDA, 2005).

A estrutura química da pectina (Figura 2.7) é constituída de uma cadeia principal

linear de unidades repetidas de ácido D-galacturônico ligados covalentemente por ligações α-

(1,4), onde os grupos carboxílicos podem ser metil esterificados em diferentes extensões

(BOBBIO; BOBBIO, 1995). Tal estrutura tem sido alvo de investigações científicas para

entender sua função no crescimento e no desenvolvimento da planta, durante o

amadurecimento dos frutos, em processamento de alimentos e como fibra funcional. Como a

maioria dos outros polissacarídeos, as pectinas são heterogêneas com respeito à estrutura

química e o peso molecular, variando sua composição conforme a fonte de origem do tecido

botânico e as condições de extração (THAKUR et. al, 1997; ORDOÑEZ-PEREDA, 2005).

Figura 2.7 – Estrutura química de um segmento da molécula de pectina

(THAKUR et al., 1997)

A importância da pectina em alimentos é geralmente atribuída à formação de géis,

sendo amplamente usada na produção de gomas, geleias, produtos lácteos, entre outros

16

(THAKUR et al., 1997; WILLATS et al., 2006). No entanto, nos últimos anos, a pectina vem

sendo empregada também como fibra dietética solúvel por apresentar efeitos fisiológicos

benéficos ao organismo humano, tais como redução dos níveis de colesterol, lipoproteínas,

ácidos biliares e glicose (TERPSTRA et al., 1998; FIETZ; SALGADO, 1999; PIEDADE;

CANNIATTI-BRAZACA, 2003).

O processo de obtenção da pectina geralmente abrange três estágios: extração aquosa

do material da planta; purificação do extrato líquido e separação do extrato da pectina do

líquido. A extração da pectina pode ser realizada por meio aquoso ácido, básico, com agentes

quelantes ou por ação de enzimas (PINHEIRO, 2007). Por ser um processo composto por

múltiplos estágios físicos e químicos, a hidrólise, a extração de macromoléculas do tecido

vegetal e sua solubilização sofrem influência de diversos fatores como temperatura, pH,

forma e tempo de extração (PAGÁN et al., 2001). Industrialmente, a extração da pectina

geralmente é realizada utilizando-se água quente acidificada com um ácido inorgânico, como

o ácido sulfúrico, clorídrico, fosfórico e nítrico (KOUBALA et al., 2008). O extrato obtido é

submetido aos processos de filtração, clarificação e concentração para posteriormente ser

comercializado na forma líquida. Pectina em pó pode ser produzida a partir da mistura do

extrato líquido com álcool, sendo a pectina precipitada, seca e triturada (MAY, 1990).

As fontes mais usuais para a extração de pectina comercial são os albedos cítricos e o

bagaço de maçã, sendo as frutas cítricas as mais utilizadas. Atualmente, existem inúmeras

pesquisas sobre extração de pectina de diferentes fontes, ressaltando-se o aproveitamento de

resíduos industriais. Isso se deve ao fato de que as pectinas extraídas podem apresentar

características diferentes (grau de esterificação, tamanho das partículas, conteúdo de açúcares,

teor de cinzas e outros) e consequentemente propriedades funcionais diferentes, o que

possibilita sua aplicação de diferentes formas na indústria (MAY, 1990; THAKUR et al.,

1997; WILLATS et al., 2006) Há grande interesse na pesquisa com pectina, devido ao fato de ser natural e por

possuir propriedades geleificantes, estabilizantes e espessantes em alimentos. Devido a

evidências de que a pectina reduz níveis plasmáticos de colesterol e regula a glicose

sanguínea, há um crescente aumento no consumo de alimentos e produtos alimentares com

altos teores desta fibra solúvel (KLIEMANN, 2006). Isso tem sido confirmado por várias

pesquisas que demonstraram que sua ingestão pode reduzir os níveis séricos de colesterol e

triglicerídeos em ratos e também em seres humanos. Estudos realizados em seres humanos

17

também mostram que a pectina cítrica, além da goma guar e da Psyllium (semente de

Plantago ovato) são agentes hipocolesterolêmicos (FIETZ; SALGADO, 1999).

2.4 – Desidratação

A desidratação ou secagem é uma das mais antigas e usuais operações unitárias

encontradas nos processos industriais. Em geral, consiste de um processo térmico para retirar

água ou voláteis de um material. Quando um sólido úmido é submetido à secagem térmica,

dois processos ocorrem simultaneamente: a transferência de energia e a de massa. A

transferência de energia (calor) ocorre a partir do ambiente dependendo de condições externas

como temperatura, umidade do ar, fluxo e direção de ar, área de exposição do sólido (forma

física) e pressão. Já a transferência de massa (umidade) pode ocorrer na superfície, bem como

do interior para a superfície do material, com subsequente evaporação devido ao primeiro

processo. O movimento interno da umidade no material é função da natureza física do sólido,

sua temperatura e conteúdo de umidade (MUJUMDAR, 2007).

No entanto, não existe uma única relação teórica que possibilite generalizações para

os tratamentos de secagem. Isto porque os materiais são muito diferentes devido à sua

composição, estrutura e dimensões. Alguns materiais podem ser açucarados, o que faz com

que se forme uma crosta que diminui a velocidade de secagem, já outros podem ter a sua

superfície afetada pela desidratação, a qual provoca o encolhimento e pode causar fissuras.

Ainda há materiais que possuem substâncias termossensíveis que devem ser tratados em

condições controladas de temperatura e luminosidade, dentre vários outros exemplos (SILVA,

2014).

A desidratação quando bem realizada, evita deterioração do produto pela ação da

umidade, torna o material mais manejável, reduz o custo do transporte, atende às exigências

de consumo e favorece um aumento da vida útil do produto, que pode ser armazenado à

temperatura ambiente, desde que adequadamente acondicionado (SANTOS, 2010). Permite

ainda o aproveitamento de materiais considerados resíduos de processamento, os quais

possuem elevado potencial alimentício. No entanto, quanto menores as perdas nutricionais

mais onerosos são os processos de desidratação, evidenciando a necessidade de mais estudos

de novos equipamentos e a otimização dos já existentes (SILVA, 2014).

18

No que diz respeito à desidratação de resíduos de processamento de frutas, esta

técnica mostra-se bastante promissora, pois torna possível o aproveitamento e consequente

redução de descarte inadequado desses materiais no ambiente. Contudo, para viabilizar estes

processos são necessários estudos detalhados para se obter técnicas que garantam a retenção

dos compostos bioativos, a homogeneidade do produto, baixo custo de operação e uma

capacidade de processamento que atenda o volume de material gerado pelas indústrias. Neste

sentido, a busca por equipamentos cada vez mais eficientes para a secagem de resíduos

agroindustriais é fundamental.

2.4.1 – Cinética de Desidratação

A cinética de desidratação consiste no estudo do comportamento da retirada de

umidade do material de acordo com os mais variados métodos de desidratação pelos quais o

mesmo é submetido. Estudos de cinética possibilitam estabelecer equações das umidades ou

mesmo dos adimensionais de umidade, em função do tempo para os diferentes períodos de

secagem. Para esse equacionamento, em geral utilizam-se modelos matemáticos que se

classificam em três classes: empíricos, semi-empíricos e teóricos.

Os modelos empíricos apresentam como vantagem em relação aos modelos teóricos

um bom ajuste dos dados e uma completa flexibilidade da abordagem, mas apresentam como

desvantagem o fato de não apresentar credibilidade fora da faixa medida, não se basear em

princípios físicos fundamentais e ser utilizados apenas em problemas bem particulares

(MOREIRA, 2000).

Os modelos semi-empíricos apresentam como vantagem sobre os modelos empíricos

o fato de serem mais fundamentados em teoria, sendo que a dependência que a secagem

apresenta pela temperatura, pressão e umidade relativa pode ser incorporada nas equações.

Como desvantagem, apresentam simplificações teóricas as quais são submetidos (MOREIRA,

2000).

Os modelos teóricos apresentam como vantagem o fato de serem mais próximos dos

princípios teóricos, que os modelos empíricos ou semi-empíricos, de terem mais credibilidade

para extrapolação e de terem melhor reconhecimento das inter-relações entre as variáveis.

Porém, apresentam como desvantagem uma matemática mais complexa e um maior tempo de

19

desenvolvimento, além da possível presença de parâmetros desconhecidos (MOREIRA,

2000).

Cabe ressaltar que cada método de desidratação pode apresentar estágios diferentes

de remoção de umidade, de acordo com a técnica envolvida. Nos tópicos a seguir são

mostrados detalhadamente cada uma das metodologias de desidratação utilizadas neste

trabalho, seus estágios, cinética e o potencial de sua aplicação no resíduo de processamento de

maracujá.

2.4.2 – Metodologias de Desidratação

2.4.2.1 – Ar quente

A desidratação utilizando ar quente, é um dos mais antigos processos de conservação

de alimentos e consiste na exposição do material a ser seco a um fluxo continuo de ar

aquecido que permite que a água evapore, reduzindo a umidade do material. O principal

fenômeno de transferência de calor ligado a esse processo é a convecção (por isso, também é

denominada por secagem convectiva) e envolve transporte de massa e energia simultâneos. A

desidratação por ar quente pode estender a vida útil de um produto em até um ano, mas a

qualidade do produto final é fortemente dependente das condições operacionais (RATTI,

2001).

O mecanismo de funcionamento é simples: uma vez que o material é colocado em

contato com o ar quente, ocorre a transferência do calor do ar para o produto sob o efeito da

diferença de temperatura entre eles. Simultaneamente, a diferença de pressão parcial de vapor

d’água existente entre o ar e a superfície do produto determina uma transferência de massa

para o ar, que se faz na forma de vapor d’água. Uma parte do calor que chega ao produto é

utilizada para vaporizar essa água. Dessa forma tem-se dois processos envolvidos: a

transferência de água para a superfície do material que está sendo seco e a remoção do vapor

de água dessa superfície (JAYARAMAN; DAS GUPTA, 2007).

As transferências simultâneas de calor e massa que ocorrem na secagem por ar

quente são divididas em três estágios. No primeiro estágio, chamado de período de indução ou

estabilização, o produto é geralmente mais frio do que ar, a pressão parcial de vapor d’água na

superfície do produto é baixa e, por consequência, a transferência de massa e a velocidade de

secagem são baixas. O calor chegando em excesso acarreta uma elevação da temperatura do

20

produto ocorrendo um aumento de pressão de vapor e da velocidade de secagem. Este

fenômeno continua até que a transferência de calor compense exatamente a transferência de

massa. Se a temperatura do ar for inferior àquela do produto, esta diminuirá até atingir o

equilíbrio. A duração deste período muitas vezes é insignificante em relação ao tempo total de

secagem (PARK et al. 2007).

No segundo estágio, tem-se o período de taxa constante de secagem. Durante este

período, a água, presente em grande quantidade, evapora como água livre. A pressão de vapor

de água na superfície é constante e igual à pressão de vapor de água pura à temperatura do

produto. A temperatura do produto, por sua vez, é também constante e igual à temperatura de

bulbo úmido. A velocidade de secagem é, portanto, constante. Este período continua enquanto

a migração de água do interior até a superfície do produto seja suficiente para acompanhar a

perda por evaporação de água na superfície (PARK et al. 2007).

No terceiro e último estágio tem-se o período de taxa decrescente de secagem. No

momento em que a água começa a ser deficiente na superfície, a velocidade da secagem tende

a diminuir. Neste período a troca de calor não é mais compensada e então a temperatura do

produto tende a aumentar. O fator limitante passa a ser a migração da água do interior para a

superfície. No final deste período o produto estará em equilíbrio com ar, não sendo possível

mais a retirada de umidade (PARK et al. 2007).

Quatro principais fatores podem afetar a taxa e o tempo total de secagem nesse

método: as propriedades físicas do material, especialmente tamanho e geometria das

partículas; o arranjo geométrico do material em relação ao ar que o atravessa (disposto em

tubos, camadas, bandejas); propriedades físicas do ar (temperatura, umidade e velocidade) e

as características de projeto do equipamento de secagem (tipo do secador). A escolha de um

método de secagem para determinado alimento é determinada pelas características finais do

produto que se deseja obter, matéria-prima e economia (HOLDSWORTH, 1971).

Atualmente, a maioria das frutas e vegetais desidratados é produzida pelo método de

secagem com ar quente, o qual é simplesmente o mais econômico entre todos os métodos,

devido à possibilidade de desidratar grandes quantidades de material. Existem uma infinidade

de tipos de secadores que se baseiam nesta técnica, dentre os quais se pode destacar os de

leito fixo ou agitado, bandejas, gabinete, estufa, túneis, rotatórios, leito fluidizado e de jorro,

esteiras e pneumáticos, sendo alimentados em processos batelada, contínuos e semi-contínuos,

dentre outros (JAYARAMAN; DAS GUPTA, 2007).

21

A desidratação com ar quente em leito fixo é um processo no qual o leito de

partículas (onde é colocado o material a ser secado) permanece estático e o ar quente percorre

o leito transferindo calor para a fase sólida e retirando água (SOUZA, 2013). Essa camada

pode ser definida como fina (ou delgada) e espessa dependendo de sua altura e quantidade de

material (SILVA, 2015). O estudo de secagem em leito fixo por camada fina ou delgada é

bastante interessante, pois possibilita o estudo da influência das variáveis do processo sobre a

transferência de massa e energia, uma vez que há amplo controle das condições operacionais,

sendo possível diferenciar os efeitos da temperatura, umidade e velocidade superficial do ar

sobre o material que será secado (PRADO, 1999). Além disso, tal metodologia permite um

estudo cinético mais eficiente, já que sua secagem é mais homogênea e pode ser utilizada

como base nos projetos que utilizam camada espessa, já que representa uma unidade de

volume da mesma.

Na literatura encontra-se uma série de trabalhos relacionando o uso dessa

metodologia para a desidratação de frutas e seus resíduos. Dentre os trabalhos realizados na

FEQUI-UFU, pode-se citar a desidratação de acerola em leito fixo-camada fina (DUZZIONI

et al., 2013), abacaxi em leito fixo-camada fina (SILVA et al., 2013), mistura acerola-soja em

leito de jorro (BORTOLOTTI et al., 2013), acerola em secador rotatório (SILVA, 2014) e

acerola em leito fixo – camada fina e camada espessa (SILVA, 2015), todos apresentando

bons resultados e eficiência na remoção de umidade desses materiais.

2.4.2.2 – Infravermelho

O infravermelho é uma radiação eletromagnética cujo comprimento de onda é maior

do que o da luz visível, sendo por consequência invisível para os seres humanos. Tal radiação

é liberada de todos os corpos que emitem calor e recebeu esse nome por possuir a frequência

imediatamente menor que a da cor vermelha no espectro de cores (do latim infra, significa

“abaixo”). Sua descoberta ocorreu no ano de 1880, quando o astrônomo inglês Willian

Herschel estava fazendo estudos relacionados à capacidade de cada cor em produzir calor.

Herschel verificou que a cor vermelha era a que mais apresentava calor, mas próxima à

mesma havia uma radiação sem luz que conseguia atingir temperaturas maiores que o

vermelho. O comprimento de onda do infravermelho possui tamanho aproximado entre 750

nm a 1 mm e atualmente tal radiação tem sido utilizada como mecanismo de transferência de

22

informações em aparelhos eletrônicos, como controles remotos e sensores, na medicina em

tratamentos estéticos e musculares e em processos de aquecimentos e secagem diversos

(BARR, 1961; RING, 2007).

Quando a radiação infravermelha é utilizada para aquecer ou secar materiais úmidos,

a mesma penetra no material exposto e sua energia é convertida em calor (HEBBAR;

ROSTAGI, 2001). Isso ocorre porque o infravermelho, ao penetrar na superfície exposta, cria

um aquecimento interno através da vibração molecular do material, fazendo com que a

radiação seja convertida em calor. A profundidade da penetração depende da composição e

estrutura do material e também do comprimento de ondas da radiação infravermelha

(GINZBURG, 1969).

O aquecimento por infravermelho é apropriado para desidratar finas camadas de

material com grandes superfícies expostas a radiação. Produtos alimentícios submetidos à

desidratação geralmente apresentam grandes quantidades de água. Por isso, a absorção da

energia infravermelha pela água é uma importante variável, a qual afeta a cinética de remoção

de umidade. Geralmente, materiais sólidos absorvem radiação infravermelha em uma fina

camada superficial, entretanto, materiais mais porosos são penetrados pela radiação em certa

profundidade e sua transmissividade depende do conteúdo de umidade presente (LAMPINEN

et al, 1991). Durante a secagem, as propriedades de radiação do material estão em mudança

devido ao decréscimo do conteúdo de água. Como consequência, sua refletividade aumenta e

a absorção diminui.

A transferência de calor durante a secagem de alimentos por infravermelho difere

substancialmente em relação com a desidratação por ar quente. Nesse caso, para materiais

úmidos, as temperaturas mais altas ocorrem nas camadas próximas à superfície irradiada e são

função do coeficiente de transferência. Quanto menor esse coeficiente, maiores as distâncias

da superfície na qual o máximo de temperatura pode ocorrer (GINZBURG, 1969). Devido a

isso, o calor gerado na superfície é conduzido na direção do centro do corpo tão bem quanto

na sua superfície.

Já o calor da superfície é transferido para o ar circundante por convecção. Ao mesmo

tempo, o transporte de massa, na forma de fluxo de água ocorre o tempo todo do centro do

material para sua superfície. Como consequência disso, na superfície do material teremos

fluxos concorrentes de calor e massa, enquanto que nas camadas mais profundas tais fluxos

serão contracorrentes (NOWAK; LEWICKI, 2004). Tem sido observado que a taxa de

23

secagem de alimentos que passam por aquecimento infravermelho é mais alta quando

comparada aos métodos convencionais por ar quente e aumenta com o aumento de energia

fornecida pelo emissor de infravermelho (MASAMURA et al., 1988).

Segundo Hasatani et al. (1988), pode-se dividir a desidratação por infravermelho em

três estágios. No primeiro, tem-se o aquecimento do material e uma taxa de secagem

constante, com a água evaporando da superfície. A pressão de vapor da água da superfície é

igual a pressão de vapor saturado na temperatura em que a superfície se encontra. O segundo

estágio ocorre com o inicio da queda na taxa de secagem. Enquanto a superfície do material se

torna seca a zona de evaporação de água recua para o centro do material. No terceiro e último

estágio tem-se a água sendo transportada em forma de vapor através das camadas já secas do

material.

A radiação infravermelha apresenta uma série de vantagens sobre o aquecimento por

ar quente, uma vez que o material é aquecido intensamente, reduzindo o gradiente de

temperatura no material em um curto período de tempo e, portanto, tornando o consumo de

energia relativamente menor. Assim, obtém-se pontos positivos no seu uso como: decréscimo

no tempo de desidratação, alta eficiência energética, uniformidade de temperatura no produto

enquanto ele seca e baixa ou quase nenhuma necessidade de um fluxo de ar atravessando o

material (SHARMA et al., 2005).

Devido ao fato do ar ser transparente a essa radiação, a energia é transferida

diretamente para a superfície do material sem aquecer o ar circundante, reduzindo as perdas.

Além disso, equipamentos de geração de infravermelho são compactos e podem ser

automatizados com alto grau de controle dos parâmetros do processo. Isso é especialmente

importante devido ao rápido aquecimento e a existência da possiblidade de superaquecimento

do material (SAKAI; HANZAWA, 1994).

O uso da radiação infravermelha também é vantajosa, pois ela pode ser combinada

com outros métodos de secagem, sendo que a combinação de infravermelho com secagem por

ar quente já tem sido reportada com uma técnica bastante promissora (ABE; AFZAL, 1997).

Cabe-se ressaltar que o aquecimento por infravermelho, por ser mais uniforme, pode resultar

em melhores características de qualidade do que outros métodos (SAKAI; HANZAWA,

1994; NOWAK; LEWICKI, 2004), apesar de alguns trabalhos indicarem que possam ocorrer

mudanças nas características físicas, químicas e funcionais de alguns materiais (FASINA et

al.,1996).

24

Mesmo com todas essas vantagens, a aplicação de infravermelho no processamento

de alimentos é bastante escassa. Ela é usada principalmente para aquecimento e cozimento de

soja, cereais, sementes, produtos pré-prontos, carnes e frituras (RATTI; MUJUMDAR, 1995).

Secadores em túnel com infravermelho são utilizados para secagem de algas, vegetais,

macarrão e peixe. A secagem infravermelha também encontrou aplicação em análises de

alimentos para se medir o conteúdo de umidade (HAGEN; DRAWERT, 1986). Já seu uso

para desidratação de frutas pode ser citado na literatura em trabalhos utilizando castanha de

caju (HEBBAR; ROSTAGI, 2001), maçã (NOWAK; LEWICKI, 2004; TOGRUL, 2005 e

2006), uva (CELMA et al., 2009), banana (PAN et al., 2008), dentre outros e com resultados

bastante satisfatórios.

2.4.2.3 – Micro-ondas

Assim como o infravermelho, as micro-ondas são uma radiação eletromagnética de

alto comprimento de onda, invisível aos olhos dos seres humanos. Seu comprimento de ondas

está compreendido no intervalo de 1 mm a 1 m e sua frequência varia entre 300 MHz e 300

GHZ. As aplicações práticas de micro-ondas começaram durante a Segunda Guerra Mundial e

os primeiros fornos micro-ondas domésticos foram inventados pouco tempo depois, em 1947,

pelo engenheiro americano Percy Spencer (SCHIFFMANN, 2007).

Nos últimos vinte anos, a presença de fornos micro-ondas se tornou praticamente

essencial na maioria das cozinhas. Os rápidos tempos de cozimento e maior economia de

energia quando comparado aos métodos convencionais de preparo de alimentos são seus

benefícios primários. Embora o uso de micro-ondas para cozimento de alimentos seja bastante

difundido, a aplicação dessa tecnologia para processamento de materiais é relativamente

recente, sendo que tal uso tem o potencial de oferecer vantagens similares aos métodos

convencionais, porém com tempos de processamento reduzidos e economia de energia

(VENKATESH; RAGHAVAN, 2004).

As micro-ondas têm a habilidade de penetrar os materiais e aquecê-los

volumetricamente, ou seja, em toda sua extensão. Isso acontece devido à interação do campo

elétrico gerado com as moléculas de água presentes no material (DATTA;

ANANTHESWARAN, 2001). Dessa forma, o aquecimento e posterior desidratação por

micro-ondas serão causados pela habilidade dos materiais em absorver essa radiação e

25

convertê-la em calor. O princípio do aquecimento de alimentos por essa metodologia ocorre

devido a mecanismos dipolares e iônicos. A presença de umidade causa aquecimento

dielétrico devido à natureza dipolar da água. Quando uma oscilação no campo elétrico na

forma de micro-ondas incide nas moléculas de água, as moléculas polarizadas tentam se

realinhar na direção do campo elétrico. Devido à alta frequência desse campo, esse

realinhamento ocorre milhões de vezes por segundo e causa fricção interna das moléculas,

resultando em aquecimento ao longo de todo volume do material. O aquecimento por micro-

ondas também pode ocorrer devido à oscilação de íons que migram gerando calor na presença

de oscilação de um campo elétrico de alta frequência (DATTA; DAVIDSON, 2000).

Em geral, o processo de desidratação por micro-ondas pode ser dividido em três

estágios. No primeiro estágio, tem-se o período de aquecimento, no qual a energia de micro-

ondas é convertida em energia térmica. Uma vez que a pressão de vapor da água no material é

maior que no ambiente, o material começa a perder umidade, mas em taxas relativamente

baixas. No segundo estágio, ocorre o período de secagem ou desidratação rápida, durante o

qual um perfil de temperatura estável é estabelecido e a energia térmica convertida da

radiação de micro-ondas é usada para a vaporização da umidade. No terceiro e último estágio,

tem-se a redução na taxa de secagem, que ocorre quando a umidade local no material é

reduzida para um ponto no qual a energia necessária para sua vaporização é menor que a

energia térmica convertida das micro-ondas. A temperatura local, assim, pode elevar-se acima

da temperatura de ebulição da água. Dessa forma, mesmo que a conversão da energia de

micro-ondas em calor se reduza, a temperatura do alimento ainda pode continuar a aumentar,

resultando em superaquecimento ou carbonização (ZHANG et al., 2006).

A habilidade de um material em converter energia de micro-ondas em calor pode ser

compreendida pelo conhecimento de suas propriedades dielétricas. Tais propriedades são

principalmente impactadas pela composição química do material, mas também podem ser por

características físicas como tamanho da partícula, estrutura e densidade. Propriedades

dielétricas de alimentos como frutas e vegetais dependem principalmente do seu conteúdo de

água (CHANDRASEKARAN et al., 2013).

A desidratação por micro-ondas é rápida, mais uniforme e energeticamente eficiente

quando comparada com o sistema convencional por ar quente. Neste caso, a remoção de

umidade é acelerada e a transferência de calor para o sólido é retardada significativamente

devido à ausência de convecção (MASKAN, 2000). Além disso, o uso de micro-ondas pode

26

impactar em sabor e aspectos nutricionais de alimentos em menor escala quando comparado

aos métodos convencionais (VADIVAMBAL; JAYAS, 2010). E devido ao fato da energia ser

concentrada em um único sistema, o micro-ondas ocupa apenas 20-35 % do espaço requerido

por um secador convencional (MASKAN, 2000). A energia de micro-ondas pode ainda,

quando combinada com outros métodos de desidratação, aumentar a eficiência de remoção de

umidade e gerar produtos de melhor qualidade, dependendo das condições utilizadas

(ZHANG et al., 2006).

Dentre as desvantagens da desidratação por micro-ondas pode-se citar que tal

metodologia é conhecida por resultar em produtos de baixa qualidade se não for corretamente

aplicada (MASKAN, 2000). Isso ocorre devido ao fato de que mesmo o aquecimento sendo

volumétrico, pode haver a ocorrência de uma não uniformidade de distribuição de

temperaturas, fazendo com que algumas regiões do material recebam calor muito mais

rapidamente em comparação com outras, gerando diferenças no aquecimento

(VADIVAMBAL; JAVAS, 2010). Dentre os parâmetros que podem afetar essa não

uniformidade tem-se a profundidade da penetração, o fluxo de micro-ondas, duração do

aquecimento (LOBO; DATTA, 1998), o tamanho e a forma do material a ser desidratado

(VILAYANNUR et al., 1998).

O uso de micro-ondas em indústrias alimentícias inclui descongelamento,

desidratação, cozimento, branqueamento, pasteurização, esterilização, têmpera, dentre outros

(METAXAS; MEREDITH, 1983; DATTA; ANANTHESWARAN, 2001; GUPTA; WONG,

2007). Dentre os trabalhos com frutas encontrados na literatura pode-se citar sua aplicação na

desidratação de banana (MASKAM, 2000; MOUSA; FARID, 2002), pêra (ARBALLO et al.,

2010), frutas cítricas (GHANEN et al., 2012), maçã (ZAREIN et al, 2015), dentre outros.

2.4.2.4 – Liofilização

A liofilização é uma técnica de desidratação que consiste na retirada da umidade

contida no material através do congelamento da parte líquida e posterior sublimação do gelo.

Por trabalhar com baixas temperaturas e, geralmente sob vácuo, esse processo é recomendado

para materiais termossensíveis, materiais biológicos, farmacêuticos, alimentos e produtos

químicos, gerando produtos de qualidade superior quando comparados às outras técnicas de

desidratação (MARQUES, 2008).

27

Não se sabe ao certo a data nem o local do surgimento da liofilização. Adams (1991)

sugeriu que a técnica surgiu da preservação de peixes pelos esquimós utilizando os ventos

árticos secos. Em 1933, o laboratório Flasdorf da Universidade da Pensilvânia preparou os

primeiros produtos liofilizados utilizados em clínica (MOIA, 1994). Seu uso também foi

relatado na Segunda Guerra mundial para preservação de sangue e tecidos (CELIKER;

KISAKUREK, 1984). Mas a liofilização só foi despertar o interesse das indústrias após seu

uso pela NASA na alimentação dos astronautas e em missões espaciais, já que o processo

poderia trazer vantagens na qualidade, estocagem e transporte de alimentos

(MARQUES,2008).

O processo de liofilização necessita de pressões muito baixas (ou alto vácuo) para

produzir uma taxa de remoção de umidade eficiente. O material precisa estar congelado a

temperaturas menores que 0oC para manter a água no estado sólido. A grande parte da

liofilização ocorre a temperaturas menores que -10oC e pressão absoluta de 2 mm de Hg ou

menos (LIAPIS; BRUTTINI, 2007).

Em geral, divide-se a liofilização em três estágios principais: congelamento, primeiro

estágio de secagem ou sublimação e segundo estágio de secagem ou dessorção. No

congelamento, o material é submetido a baixas temperaturas que garantam que ele estará todo

congelado. É um estágio de alta importância, pois irá determinar o desempenho global do

processo de liofilização. Nesse processo haverá o congelamento da água e a formação de

cristais de gelo, que irão determinar a eficiência de transferência de massa e retirada de

umidade, dependendo de seu tamanho, formato e homogeneidade. Se os cristais de gelo forem

pequenos e descontínuos, a transferência se torna limitada. Já se os cristais forem maiores e

homogêneos, as taxas de transferência são maiores e o material pode ser liofilizado mais

rapidamente (LIAPIS; BRUTTINI, 2007). Dessa forma, o método e a velocidade de

congelamento se tornam bastante impactantes. Em geral, baixas taxas de congelamento, como

as observadas em freezers convencionais, originam cristais de gelo maiores. Já a criogenia,

utilizando nitrogênio líquido, vapor de nitrogênio ou dióxido de carbono, gera taxas de

congelamento muito maiores, produzindo cristais menores (KUPRIANOFF, 1964;

PITOMBO, 1989).

Com o material previamente congelado, inicia-se então o processo de liofilização

propriamente dito, dividido em duas etapas. No primeiro estágio de secagem o solvente

congelado é removido por sublimação, o que requer que a pressão do sistema seja menor, ou

28

próxima à pressão de vapor de equilíbrio da água congelada (LUCCAS, 1998). Quando as

moléculas de água sublimam, o vapor de água formado carrega uma quantidade significativa

de calor latente de sublimação (cerca de 2840 kJ / kg de gelo) e assim, a temperatura do

produto que está sendo liofilizado se mantém reduzida (LIAPIS et al., 1996). A sublimação

ocorre no sentido da superfície para o interior do material, formando uma camada desidratada

por onde o vapor de água é removido. Cerca de 65-90 % da água presente no material é

removida nesta etapa (LIAPIS; BRUTTINI, 2007).

No segundo estágio de secagem tem-se a dessorção, que consiste na retirada da água

remanescente não congelada que ainda está adsorvida física ou quimicamente à estrutura

interna do material (cerca de 10-35% da água inicial). Como essa água não está livre, tal etapa

ocorre em velocidade menor que a sublimação (LUCCAS, 1998). Esta etapa deve acontecer

até que a umidade residual seja tão pequena quanto a que o material necessite para manter sua

estabilidade e qualidade por longo tempo. No caso de materiais bioquímicos, a umidade deve

estar entre 0,1 e 1,0 % e para alimentos entre 2,0 e 10,0 % (REY, 1964).

Dentre as vantagens da liofilização sobre os processos convencionais pode-se citar a

preservação das propriedades químicas e físicas do material após a desidratação, pois suas

condições operacionais não propiciam a degradação oxidativa, a desnaturação proteica, a

perda de compostos voláteis (sabor e aroma), a degradação de compostos termossensíveis,

como as vitaminas, além de ocorrer um encolhimento mínimo do material e a ausência de

migração de sólidos solúveis para sua superfície (MARQUES, 2008). Dessa forma, a

liofilização se apresenta como uma técnica promissora, principalmente no mercado de

alimentos processados. Frutas e polpas desidratadas têm recebido especial atenção pelo fato

de serem facilmente obtidas por essa metodologia, retendo as características naturais dos

produtos (MARQUES et al, 2006). A principal limitação para a aplicação da liofilização em

larga escala são os altos custos envolvidos na produção e o alto consumo de energia no

processo (CAPARINO, 2000; RATTI, 2001; HSU et al., 2003).

Nos últimos anos uma série de trabalhos envolvendo a liofilização de frutas e seus

resíduos pode ser encontrada na literatura, dentre os quais pode-se citar sua aplicação para

desidratação de morangos (HAMMAMI; RENÉ, 1997), maçã (KROKIDA;

PHILIPPOPOULOS, 2006; DUAN et al., 2013), acerola (MARQUES et al., 2007), abacaxi,

mamão e goiaba (MARQUES et al., 2009), manga (MEHRNOUSH et al., 2011), dentre

outros.

29

2.5 – Relevância do Trabalho na Literatura

Como ressaltado ao longo dos itens anteriores, o maracujá apresenta um enorme

potencial em termos de compostos bioativos para aproveitamento tanto do fruto como de seus

resíduos. A maioria dos estudos envolvendo o maracujá têm se situado na avaliação, obtenção

e técnicas de extração dos compostos bioativos presentes. Trabalhos verificando a presença de

pectina são encontrados em grande quantidade também, devido à alta presença dessa fibra

principalmente na casca do fruto. Por outro lado, estudos verificando a cinética de secagem

desse material já são mais restritos.

Dentre os trabalhos avaliando a presença de compostos bioativos no maracujá, pode-

se citar os trabalhos de Oliveira et al. (2009) que verificaram altos teores de fenólicos em

extratos alcóolicos de vários resíduos de frutas, dentre eles o maracujá-doce, justificando um

aproveitamento deste devido ao seu baixo custo. Martinez et al. (2012) verificaram os teores

de fibras e propriedades antioxidantes do maracujá-amarelo, o qual apresentou altos teores de

fibras totais e níveis consideráveis de polifenóis de alta capacidade antioxidante. López-

Vargas et al. (2013) verificaram as propriedades físico-químicas, antibacterianas e

antioxidantes do resíduo de maracujá-amarelo (polpa, sementes e albedo). Os resultados

foram bastante positivos o que viabiliza um bom potencial para o aproveitamento desses

resíduos na produção de alimentos.

Quanto à presença de fibras, têm-se os trabalhos de Chau; Huang (2004) que

caracterizaram as fibras presentes nas sementes do maracujá e comprovaram que as mesmas

eram compostas por celulose, hemicelulose e substâncias pécticas em quantidades suficientes

para serem vistas como potencial para o enriquecimento de alimentos de baixa caloria e

dietéticos. Outros estudos tem buscado aperfeiçoar a extração da pectina do maracujá e seus

resíduos. Pinheiro (2007) verificou a extração de pectina utilizando ácido cítrico, obtendo

bons resultados tanto qualitativos, quanto quantitativos. Kulkarni; Vijayanand (2010)

avaliaram a extração de pectina de cascas de maracujá previamente secas por ar quente

utilizando ácido clorídrico. Verificou-se que o rendimento e a qualidade da pectina obtida

foram próximos aos da pectina de laranja e maçãs. Seixas et al. (2014) verificaram a extração

ácida da pectina das cascas de maracujá através de aquecimento por micro-ondas, obtendo

bons resultados para altas potências (cerca de 628 W) para os mais variados tipos de ácidos.

Dentre as aplicações do resíduo pode-se citar o trabalho de Oliveira et al. (2002) que

verificaram o aproveitamento da casca do maracujá-amarelo para a produção de doces. Testes

30

sensoriais e de aceitação do produto foram realizados e obtiveram altos índices de aprovação.

O mesmo foi realizado Ishimoto et al. (2007) só que para produção de biscoitos, com

resultados sensoriais e de aceitação bastante positivos, além de se confirmar que os biscoitos

preparados com a farinha das cascas apresentaram 7,5 vezes mais fibras que o biscoito

comum.

Domingues (2011) verificou e modelou os efeitos da microfiltração na clarificação

do suco de maracujá, obtendo bons resultados em termos de redução de viscosidade e retirada

de polpa. Já Bezerra et al. (2015) modelaram as variáveis envolvidas na desidratação de

cascas de maracujá por ar quente em camada fina, verificando modelos estatísticos viáveis

para facilitar a retirada de umidade do mesmo.

31

Capítulo 3

MATERIAL E MÉTODOS

Neste capítulo serão apresentados, de forma detalhada, o resíduo utilizado e toda a

metodologia envolvida para verificar suas características, potencial e posterior possibilidade

de aproveitamento. Dessa forma, serão vistas quais foram as análises realizadas na

caracterização do mesmo, assim como a determinação dos compostos bioativos, além dos

equipamentos utilizados na desidratação do material e seu planejamento experimental.

3.1 – Material

O material utilizado nos testes foi o resíduo do processamento de maracujá-amarelo

oriundo da produção de sucos e fornecido pela empresa Lotus Soluções Ambientais,

localizada no munícipio de Araguari-MG. Tal resíduo é bastante heterogêneo, constituído por

cascas, sementes, albedo e restos de polpa como pode ser observado na Figura 3.1. O

armazenamento do material foi realizado colocando o mesmo em embalagens de polietileno

lacradas, envoltas em papel alumínio com cerca de 200 g cada e congeladas em freezer a

aproximadamente -18oC.

Figura 3.1 – Resíduo de processamento de maracujá-amarelo

32

Conforme a necessidade de uso do resíduo, seja para caracterização ou na realização

dos testes de desidratação, as amostras eram retiradas do freezer e deixadas para descongelar a

temperatura ambiente, cerca de 12 horas antes dos experimentos.

Cabe ressaltar que as amostras além de empacotadas em polietileno foram sempre

envoltas em papel alumínio com a finalidade de conservar a sua qualidade e evitar a

fotodegradação de seus compostos. O mesmo método de armazenamento foi utilizado para as

amostras após os testes de desidratação, as quais ficavam empacotadas dessa mesma maneira

em temperatura ambiente até o momento da realização das análises.

3.2 – Análises Realizadas

O material passou por uma série de análises com o objetivo de verificar suas

propriedades e a presença ou não de compostos bioativos úteis, relevantes em um possível

aproveitamento do resíduo. A caracterização do resíduo in natura (isto é, úmido, antes da

desidratação) foi realizada através de análises de umidade, pH, massa específica, ângulos de

repouso, teores de compostos bioativos e pectina. Já as amostras que foram desidratadas

passaram por análises de umidade ao longo da desidratação, a fim de acompanhar as taxas e

cinética de desidratação, bem como análises de teores de compostos bioativos, a fim de

verificar os impactos das variáveis do processo sobre estas respostas. A seguir são explicadas

as metodologias utilizadas em cada análise.

3.2.1 – Umidade

O teor de umidade foi determinado através do método da estufa a 105 ± 3°C por 24

horas (AOAC, 1995).

3.2.2 – pH

A determinação do pH do resíduo de maracujá foi realizada adicionando-se 15 g da

amostra in natura triturada em 100 mL de água destilada, submetendo a mistura à agitação em

agitador magnético da fabricante IKA, modelo RH 1, por 30 minutos. Posteriormente a

33

solução foi centrifugada e o sobrenadante teve seu pH aferido com pHmetro mPA210, do

fabricante MS Tecnopon.

3.2.3 – Cinzas

O teor de cinzas foi determinado utilizando-se método no qual o material

previamente seco em estufa a 105 ± 3°C por 24 horas, é incinerado em mufla à 500oC durante

3 horas.

3.2.4 – Massa Específica Real

Para análise da massa específica real o resíduo foi previamente seco através do

método de estufa. Em seguida, o mesmo foi resfriado em dessecador e triturado em

liquidificador até não haver grânulos. Realizou-se a medida utilizando-se picnômetro a gás

Hélio, da marca Micromeritics, modelo AccuPyc 1330. O gás Hélio é utilizado nessa

metodologia por ser inerte e devido ao tamanho dos seus átomos, que conseguem penetrar nos

poros do material, permitindo assim a determinação do volume do sólido com maior precisão

(SILVA, 2014).

3.2.5 – Massa Específica Aparente

A determinação da densidade ou massa específica aparente foi realizada por

picnometria utilizando-se éter de petróleo (ρ = 0,635 g/mL). Para este procedimento foi

utilizado o resíduo in natura.

3.2.6 – Ângulos de Repouso

Os ângulos de repouso foram avaliados para verificar o nível de escoabilidade do

material. Esta informação é importante no caso da desidratação em secadores móveis, como

os rotatórios ou de leito de jorro, por exemplo. Foram verificados os ângulos de repouso

estático e dinâmico.

34

O ângulo de repouso estático foi determinado utilizando o sistema apresentado na

Figura 3.2. Este sistema consiste de uma estrutura metálica sobre a qual foi colocada uma

superfície de madeira, sendo que uma das partes de madeira era móvel. Junto à parte de

madeira fixa colocou-se um transferidor, o qual permitiu a leitura do ângulo. O ângulo é então

definido como o ângulo máximo do talude formado pelo material em relação à horizontal,

sendo influenciado pela umidade, tamanho, forma e constituição do mesmo (SILVA;

CORRÊA, 2000). Realizou-se tal medição para cerca de 200 g do resíduo in natura.

Figura 3.2 – Aparato para medição do ângulo de repouso estático

Já o ângulo de repouso dinâmico foi determinado utilizando um tambor rotativo

confeccionado em acrílico, com diâmetro e altura iguais a 10 cm (Figura 3.3). O tambor foi

preenchido até aproximadamente 50% do seu volume, o que correspondeu a cerca de 300 g do

resíduo in natura. A velocidade rotacional foi de 2,7 RPM e o ângulo dinâmico foi obtido

através do resultado de fotografias do teste. Esta metodologia foi baseada no trabalho de

Silvério (2012).

Figura 3.3 – Aparato para medição do ângulo de repouso dinâmico

35

3.2.7 – Análise de Compostos Bioativos

Os compostos bioativos definidos para análise neste trabalho foram os fenólicos,

flavonoides, ácido cítrico e ácido ascórbico. Estas análises foram realizadas em ambiente

climatizado com a luz apagada para evitar a degradação dos mesmos. Tais análises, assim

como a umidade, foram realizadas tanto para a caracterização do resíduo in natura, quanto

para avaliar o efeito das variáveis de desidratação nos diferentes métodos estudados. Para a

sua realização, as amostras foram trituradas em liquidificador até não haver grânulos e então,

pesadas em balança com precisão de 10-4 g, do fabricante Shimadzu, modelo AY220. Os

compostos bioativos foram extraídos das amostras com metanol absoluto ou água destilada,

dependendo da técnica. Todas as análises foram realizadas em triplicata.

Na determinação dos teores de fenólicos e flavonoides o extrator foi o metanol. Este

reagente foi colocado em contato com o resíduo triturado em tubo com tampa e agitado em

vórtex QL-901 da Biomixer por 2 minutos. Após a agitação, a mistura foi armazenada em

local escuro por 1 hora com a finalidade de uma maior extração dos compostos presentes,

sendo posteriormente centrifugada a 4000 RPM por 8 minutos em centrífuga da marca Kindly

modelo KC4. Ao término da centrifugação, o sobrenadante foi retirado dos tubos e utilizado

para as análises. Já na obtenção dos teores de ácido cítrico e ascórbico, o extrator foi a água

destilada, onde as amostras trituradas foram maceradas com água até completar o volume de

250 mL de extrato e o suco obtido utilizado nas análises.

A seguir a metodologia detalhada de cada uma das análises realizadas.

3.2.7.1 – Teor de Fenólicos Totais (TPC)

O teor de compostos fenólicos totais foi determinado pelo método de Folin-

Ciocalteau, utilizando ácido gálico (C7H6O5) como padrão de acordo com Singleton; Rossi

(1965) e leitura em espectrofotômetro. O reagente de Folin-Ciocalteau é uma solução de íons

complexos poliméricos formados a partir de heteropoliácidos fosfomolibdicos e

fosfotungsticos. Esse reagente oxida os fenolatos, reduzindo os ácidos a um complexo azul

Mo-W, permitindo sua leitura no espectrofotômetro (SILVA, 2014). A leitura foi realizada a

622 nm e a curva analítica foi construída utilizando o ácido gálico como padrão. Os resultados

foram expressos em mg de ácido gálico / 100 g amostra em base seca.

36

3.2.7.2 – Teor de Flavonoides Totais (TFC)

A determinação do teor de flavonoides foi realizada por método colorimétrico,

segundo Zhishen et al. (1999), com leitura em espectrofotômetro. Esse método utiliza o

cloreto de alumínio (AlCl3) como agente de deslocamento para diminuir a interferência de

outros compostos na leitura de absorbância da solução. A rutina (C27H30O16) foi utilizada

como padrão para a obtenção da curva de calibração e as leituras de absorbância foram

realizadas a 450 nm. Os resultados foram expressos em mg de rutina / 100 g amostra em base

seca.

3.2.7.3 – Acidez (TA)

A acidez ou acidez total titulável, cujo objetivo é quantificar a presença do ácido

cítrico na amostra, foi realizada de acordo com o método titulométrico da Association of

Official Analytical Chemists – AOAC (1995). Neste, titula-se os extratos obtidos da

maceração com NaOH 0,1 N padronizado até a viragem. Os resultados foram expressos em

mg de ácido cítrico / 100 g amostra em base seca.

3.2.7.4 – Teor de Ácido Ascórbico (AA)

O teor de ácido ascórbico também foi determinado por titulometria, em metodologia

que se baseia na redução do composto 2,6-diclorofenol-indofenol (DCFI) pelo ácido

ascórbico. Nesta análise ácido oxálico 2% é adicionado aos extratos e a solução resultante é

titulada com solução de DCFI 0,025% padronizado. Os resultados foram expressos em mg de

ácido ascórbico/ 100 g amostra em base seca (AOAC, 1995).

3.2.7.5 – Teor de Pectina

A quantidade de pectina presente no resíduo foi determinada através de metodologia

de extração ácida e posterior precipitação alcoólica, adaptada de Munhoz (2008), cujos testes

foram realizados para goiaba.

As amostras foram previamente trituradas em liquidificador até não haver grânulos e

então pesadas cerca de 4 g (em base seca) da amostra em balança com precisão de 10-4 g.

37

Posteriormente foram adicionados 200 mL de solução de ácido cítrico na concentração

5 g / 100 g. A mistura então foi colocada sob agitação com agitador magnético e mantida a

temperatura de 95 ± 2°C durante 60 minutos. Após a extração ácida, as amostras foram

resfriadas em banho termostatizado do fabricante Tecnal, modelo TE184, a 4oC por 120

minutos e filtradas em tecido, sendo descartado o conteúdo do filtro. Ao filtrado, contendo

pectina, adicionou-se álcool etílico 93º INPM na proporção 1:2 (uma parte da solução de

pectina e duas partes de álcool) e a mistura resultante foi deixada então em repouso por 60

minutos.

A pectina, que se precipitou em forma de gel durante o repouso, foi então separada

por filtração utilizando tecido TNT de gramatura GR100. O gel obtido foi então desidratado

em estufa a 45 ± 3°C por 24 horas. O teor (ou rendimento) de pectina obtido foi calculado a

partir da massa inicial da amostra utilizada, em base seca, conforme a Equação 3.1:

Teor de Pectina(%) = Massa pectina seca

Massa amostra. 100 (3.1)

3.2.8 – Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)

Visando uma melhor análise do resíduo após a desidratação, as amostras também

foram submetidas à microscopia eletrônica de varredura (MEV), onde foi permitido observar

qualitativamente o impacto de cada metodologia empregada. As análises foram realizadas em

microscópio eletrônico da fabricante Carl Zeiss, modelo EVO MA 10, após as amostras terem

sido fixadas em stubs com fita de carbono e recobertas com ouro no metalizador da marca

Leica, modelo SCD 050. A voltagem de aceleração utilizada foi de 10 KV, proporcionando

ampliações de até 500 vezes do material analisado.

3.3 – Metodologias de Desidratação

O estudo da desidratação do resíduo de maracujá foi realizado através de quatro

metodologias distintas: uso de ar quente – com leito fixo em camada fina, infravermelho,

micro-ondas e liofilização. Para todos os experimentos realizados e visando uma melhor

apresentação dos dados, os valores de cinética, obtidos através da variação da umidade do

material ao longo do tempo, foram convertidos em adimensional de umidade, segundo a

Equação 3.2:

38

𝑀𝑅 =𝑀−𝑀𝑒𝑞

𝑀0−𝑀𝑒𝑞 (3.2)

Onde MR é o adimensional de umidade, M é a umidade em um tempo qualquer, M0 é

a umidade inicial e Meq é a umidade de equilíbrio.

Para encontrar a melhor equação que descrevesse a cinética da secagem para cada

método, os resultados obtidos de MR foram analisados segundo as Equações de 3.3 a 3.7,

encontradas na literatura, conforme exposto na Tabela 3.1. Os parâmetros desses modelos

foram estimados pelo método dos mínimos quadrados (estimativa não-linear) e a melhor

equação foi escolhida levando-se em conta o nível de significância dos parâmetros e a

magnitude do coeficiente de correlação (R2).

Tabela 3.1 – Modelos de cinética de secagem da Literatura Modelo Equação Referência

𝑀𝑅 = exp (−𝑘𝑡) 3.3 LEWIS (1921) 𝑀𝑅 = exp (−𝑘𝑡𝑛) 3.4 PAGE (1949)

𝑀𝑅 = exp [−(𝑘𝑡)𝑛] 3.5 OVERHULTS et al. (1973) 𝑀𝑅 = 𝐴 exp (−𝑘𝑡) 3.6 BROOKER et al. (1974)

𝑀𝑅 = 𝐴 exp(−𝑘𝑡) +1

9exp (−𝑘𝑡) 3.7 HENDERSON; HENDERSON (1968)

Uma vez escolhida a melhor equação de cinética de secagem, foi realizada uma

regressão múltipla e, assim, obtida a equação estimada para representar a constante de

secagem (k) em função das variáveis independentes estudadas. Todo o tratamento estatístico

dos dados foi realizado no software STATISTIC®, para Windows, versão 7.0.

Nos itens a seguir, tem-se detalhadamente o planejamento e procedimentos

experimentais realizados para cada um dos métodos de desidratação abordados neste trabalho.

3.3.1 – Ar quente

O sistema de secagem em ar quente utilizado neste trabalho foi a secagem em leito

fixo por camada fina, o qual está exposto na Figura 3.4. A opção pelo uso da camada fina se

deu devido aos resultados obtidos para a escoabilidade do material, que indicaram que leitos

móveis não seriam adequados para a desidratação deste resíduo, devido a sua baixa

escoabilidade.

39

Figura 3.4 – Unidade Experimental do Leito Fixo (SILVA, 2015).

A unidade de secagem é composta por um soprador do tipo ventilador radial (Marca

Kepler Weber, modelo 112M), um aquecedor elétrico com duas resistências e equipado com

um variador de voltagem (fabricante René Graf), termopares, válvulas gaveta e um medidor

de velocidade do ar do tipo termo-higro-anemômetro de fio quente (fabricante VelociCalc –

TSI), o qual foi inserido imediatamente antes da curva da unidade onde a célula é colocada.

Nas células de medida, onde a camada fina é formada, foram colocados os resíduos a

serem desidratados – aproximadamente 170 g por experimento. A célula de secagem possuía

o mesmo diâmetro da tubulação (8 cm) e consistia, basicamente, de um tubo cilíndrico dotado

de telas metálicas nas duas bases, formando uma câmara de 5 cm de espessura. Anteriormente

à célula, encontravam-se instalados termopares de cobre/constantan para as medidas de

temperatura de bulbo úmido e de bulbo seco do ar quente. Essas medidas forneceram a

umidade do ar durante o experimento. Todos os experimentos foram realizados somente

quando a umidade relativa do ar estava em uma faixa de 30-50 %.

Com a unidade experimental montada e os equipamentos de medição devidamente

calibrados, o sistema necessitou ser ajustado às condições operacionais estabelecidas no

planejamento experimental. Durante o ajuste, foi utilizada uma célula reserva idêntica à célula

de medida (com a mesma quantidade de resíduo de maracujá) com a finalidade de garantir o

equilíbrio térmico e fluidodinâmico do sistema. Em seguida, foram realizadas as medidas de

temperatura de bulbo úmido e de bulbo seco.

Depois de atingidas as condições experimentais, a célula oficial de medida foi

inserida na unidade, iniciando neste instante a contagem de tempo do experimento (tempo

zero). Periodicamente, a célula era retirada e sua massa determinada em uma balança analítica

de precisão 10-2g, do fabricante Shimadzu, modelo BL3200H. Durante os tempos de pesagem

40

da massa da amostra, o que levava cerca de 7 segundos, a célula reserva foi acoplada à

unidade, a fim de manter o equilíbrio térmico e fluidodinâmico do sistema. Nesta etapa do

trabalho, estudou-se o impacto das seguintes variáveis: velocidade do ar, temperatura do ar e

tempo de desidratação. Para tal, foi realizado um planejamento composto central ortogonal

(PCC), com quatro réplicas no ponto central, o qual está apresentado na Tabela 3.2.

Tabela 3.2 – Planejamento composto central para a desidratação por ar quente (α=1,414)

Experimentos Variáveis Codificadas Variáveis Reais

x1 x2 x3 Velocidade

(m/s) Temperatura

(oC) Tempo (horas)

1 -1 -1 -1 1,0 50,0 5,0 2 +1 -1 -1 2,0 50,0 5,0 3 -1 +1 -1 1,0 80,0 5,0 4 +1 +1 -1 2,0 80,0 5,0 5 -1 -1 +1 1,0 50,0 7,0 6 +1 -1 +1 2,0 50,0 7,0 7 -1 +1 +1 1,0 80,0 7,0 8 +1 +1 +1 2,0 80,0 7,0 9 -α 0 0 0,8 65,0 6,0 10 +α 0 0 2,2 65,0 6,0 11 0 -α 0 1,5 43,8 6,0 12 0 +α 0 1,5 86,2 6,0 13 0 0 -α 1,5 65,0 4,6 14 0 0 +α 1,5 65,0 7,4 15 0 0 0 1,5 65,0 6,0 16 0 0 0 1,5 65,0 6,0 17 0 0 0 1,5 65,0 6,0 18 0 0 0 1,5 65,0 6,0

3.3.2 – Infravermelho

A desidratação do resíduo de maracujá por infravermelho foi realizada em um

secador da fabricante Gehaka, modelo IV 2500 (Figura 3.5), constituído por um emissor

infravermelho, um sensor de temperatura do tipo Platina (PT1000), um prato de alumínio

descartável sobre o qual foi colocada a amostra e o suporte do prato que é diretamente ligado

ao eixo da balança. Sobre este sistema existe uma capota responsável pelo isolamento térmico

do refletor para o ambiente. A câmara protege a balança do calor por meio de um colchão de

ar e garante que haja circulação de ar interna para que os vapores de água saiam da amostra

sem que seja perturbada a leitura da balança. A câmara permite que a radiação infravermelha

41

seja dirigida à amostra, fornecendo uma distribuição uniforme de calor sobre a mesma.

Utilizou-se cerca de 75 g do resíduo para cada desidratação, uniformemente distribuído sobre

o prato de alumínio.

Figura 3.5 – Analisador de umidade por infravermelho (SILVA, 2014)

As desidratações iniciais foram realizadas para as temperaturas de 65oC, 80oC e

95oC, com o objetivo de se verificar o efeito da temperatura na remoção de umidade e nos

teores de compostos bioativos. Os valores de umidade informados no painel de controle do

equipamento foram coletados no decorrer do tempo até que não houvesse variação

significativa, sendo o tempo final de desidratação então registrado.

Após a realização dessas desidratações iniciais, decidiu-se realizar uma nova série de

experimentos que melhor representasse a desidratação do material e seus efeitos, incluindo

nessa análise a variável tempo, desconsiderada até então. Dessa forma, as variáveis

temperatura e tempo tiveram seus efeitos avaliados por meio de um planejamento composto

central ortogonal (PCC), com cinco réplicas no ponto central, o qual está apresentado na

Tabela 3.3.

42

Tabela 3.3 – Planejamento composto central na desidratação por infravermelho (α=1,2671)

Experimentos Variáveis Codificadas Variáveis Reais

x1 x2 Temperatura

(oC) Tempo (horas)

1 -1 -1 65 4,5 2 -1 +1 65 6,5 3 +1 -1 95 4,5 4 +1 +1 95 6,5 5 -α 0 61 5,5 6 +α 0 99 5,5 7 0 -α 80 4,2 8 0 +α 80 6,8 9 0 0 80 5,5 10 0 0 80 5,5 11 0 0 80 5,5 12 0 0 80 5,5 13 0 0 80 5,5

3.3.3 – Micro-ondas

Para a realização da desidratação por micro-ondas optou-se por utilizar fornos de

micro-ondas domésticos convencionais, devido à facilidade de manuseio, melhor ajuste de

variáveis e obtenção rápida de resultados.

Os testes preliminares foram realizados em um micro-ondas da marca Electrolux,

modelo MEF28 e com potência nominal de 700 W. Foi utilizada uma massa de

aproximadamente 120 g do resíduo para cada experimento, a qual era espalhada de forma

uniforme sobre um prato de vidro comum, maximizando a superfície de aquecimento. O

resíduo foi desidratado em tempos fixos de 10 minutos sob as potências de 280, 420, 560 e

700 W, ajustadas no display do equipamento. A cada um minuto de experimento, o micro-

ondas foi aberto e retirada uma amostra do centro e extremidade do material para medição de

umidade. O objetivo desses experimentos preliminares foi determinar o comportamento

cinético do material perante a desidratação do micro-ondas e a determinação dos valores

limites das variáveis.

Como os resultados obtidos nos testes preliminares não foram satisfatórios, optou-se

por construir um sistema de desidratação, o qual facilitasse a coleta de dados e ao mesmo

tempo em que não fosse necessária a abertura do forno micro-ondas para retirada das

amostras. Analisando trabalhos da literatura, optou-se em confeccionar uma estrutura

semelhante a adotada por Li et al. (2010) e Zarein et al. (2015), com um sistema de micro-

43

ondas convencional acoplado por uma balança para monitoramento simultâneo dos dados,

conforme pode ser observado na Figura 3.6:

Figura 3.6 – Sistema de Micro-ondas utilizado por Li et al. (2010) e Zarein et al. (2015)

Dessa forma, foi construído em parceria com a empresa Ondatec, localizada no

munícipio de Uberaba-MG, o sistema da Figura 3.7. Esse sistema consistia em um suporte

inferior de aço inox dotado de um sistema de regulagem de alinhamento, sob o qual foi

colocado um micro-ondas doméstico da fabricante Panasonic, modelo NN-SF560WRU e

potência nominal de 800 W. A parte superior também era constituída por um suporte de aço

inox, com regulagem, onde foi colocada uma balança do fabricante Shimadzu, modelo

AUX220 e com precisão de 10-4 g. As amostras eram colocadas sobre um suporte suspenso,

conectado à parte inferior da balança através de um orifício localizado na parte superior do

micro-ondas.

Figura 3.7 – Sistema de micro-ondas utilizado nos experimentos

44

Como a amostra estava conectada a balança durante toda a desidratação, foi possível

acompanhar todo o processo sem precisar abrir o forno. Para cada um dos experimentos foram

utilizadas cerca de 120 g de resíduo de maracujá. Os testes foram realizados segundo um

planejamento fatorial em 4 níveis (4K), com as variáveis potência (Watts) e tempo (minutos),

ambas reguladas no display do equipamento, o que totalizou 16 experimentos, conforme

mostrado na Tabela 3.4. A cada 30 segundos foi realizada a leitura de massa presente no

material, permitindo a construção da curva de cinética.

Tabela 3.4 – Planejamento experimental (4K) na desidratação por micro-ondas

Experimentos Potência (Watts)

Tempo (minutos)

1 280 5 2 280 10 3 280 15 4 280 20 5 480 5 6 480 10 7 480 15 8 480 20 9 600 5

10 600 10 11 600 15 12 600 20 13 800 5 14 800 10 15 800 15 16 800 20

3.3.4 – Liofilização

A desidratação do resíduo por liofilização foi realizada em um liofilizador de

bancada da fabricante Liotop, modelo L-101 (Figura 3.8), constituído por uma bomba a vácuo

de duplo estágio com velocidade de 10,2 m3/h, câmara transparente em acrílico, tampa

superior em aço inox com 8 torneiras-suportes para amostras, condensador de aço-inox

responsável pelas baixas temperaturas e display de LCD com indicação de vácuo e

temperatura no condensador.

O princípio de funcionamento é bastante simples: o equipamento gera pressões

extremamente baixas, com valores abaixo de 0,15 mm de Hg, o que faz com que toda a

45

umidade da amostra, previamente congelada, seja retirada por sublimação. Ao entrar em

contato com a região do condensador, que está a -50oC, a água passa para o estado sólido,

sendo assim armazenada dentro do próprio equipamento até o fim da desidratação. Utilizou-se

cerca de 120 g de resíduo por experimento.

Figura 3.8 – Liofilizador utilizado nos experimentos

As desidratações foram realizadas com o intuito de verificar a influência de duas

variáveis distintas: tempo (variável quantitativa) e método de congelamento (variável

qualitativa). Dessa forma, as amostras foram liofilizadas por períodos de tempos de 6, 12, 18,

24, 36, 48, 72 e 120 horas e congeladas de acordo com dois métodos: congelamento em

freezer convencional (-18oC por no mínimo 24 horas) e em nitrogênio líquido (por

aproximadamente 15 minutos). Ao término de cada experimento, a umidade das amostras era

medida e então o material passava pelas análises de teores de compostos bioativos.

Devido à presença de uma variável qualitativa, os experimentos foram organizados

em um agrupamento de vários planejamentos fatoriais 2K, totalizando 16 experimentos, os

quais estão explicitados na Tabela 3.5.

46

Tabela 3.5 - Planejamento experimental na desidratação por liofilização Experimentos Tempo (horas) Método de Congelamento

1 6 Freezer Convencional 2 12 Freezer Convencional 3 18 Freezer Convencional 4 24 Freezer Convencional 5 36 Freezer Convencional 6 48 Freezer Convencional 7 72 Freezer Convencional 8 120 Freezer Convencional 9 6 Nitrogênio Líquido 10 12 Nitrogênio Líquido

11 18 Nitrogênio Líquido






47

Capítulo 4

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste capítulo são apresentados e discutidos todos os resultados obtidos nas análises

e desidratações do resíduo de processamento de maracujá. Inicialmente são mostrados os

resultados da caracterização do resíduo in natura, os quais servirão de base para comparação

com os efeitos sofridos pelo mesmo após a desidratação. Posteriormente, são avaliados e

interpretados os resultados encontrados para a desidratação por ar quente, infravermelho,

micro-ondas e liofilização, verificando as características do material final obtido, a cinética de

desidratação, o impacto de cada experimento sobre os teores de compostos bioativos presentes

no resíduo e as imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Por fim, são

mostrados os resultados obtidos para os teores de pectina encontrados em experimentos

específicos de cada metodologia, a análise final sobre a potencialidade de cada método e qual

se destacou, verificando as possibilidades de aproveitamento do resíduo.

4.1 – Caracterização do Resíduo de Maracujá In natura

Os resultados das análises de caracterização do resíduo de maracujá in natura

mostraram que o teor de umidade obtido foi de 82,88 ± 2,30 %, indicando uma alta umidade

presente no material, o que justificou ainda mais a necessidade de se definir uma metodologia

adequada para a desidratação do mesmo, garantindo um armazenamento adequado que

impeça a proliferação de micro-organismos.

O pH do extrato do resíduo obtido foi de 3,92 ± 0,01, caracterizando o resíduo como

muito ácido, isto é, com pH inferior a 4,0, de acordo com Ribeiro; Seravalli (2007). Tal

resultado se situou em faixa intermediária ao obtido por López-Vargas et al. (2013), que

encontraram pH de 4,36 para o albedo do maracujá e 3,75 para o resíduo composto apenas por

sementes e polpa.

O teor de cinzas obtido foi de 4,55 ± 0,02 g / 100 g amostra seca, valores um pouco

inferiores aos encontrados por Martínez et al. (2012) e López-Vargas et al. (2013) que

obtiveram 5,00 ± 0,16 e 5,77 ± 0,00 g / 100 g de amostra seca, respectivamente.

A densidade real obtida por picnometria com gás hélio foi igual a 1,33 ± 0,00 g/cm3,

enquanto que a densidade aparente, determinada por picnometria com éter de petróleo, foi de

48

0,96 ± 0,06 g/cm3. Cabe-se ressaltar que para a obtenção da densidade real utilizou-se

material seco em estufa, enquanto que para obtenção da densidade aparente o material estava

in natura (úmido).

Nos testes para obtenção dos ângulos de repouso estático e dinâmico observou-se

que o resíduo de maracujá apresentou baixíssima escoabilidade. Enquanto que os valores

obtidos para o ângulo estático foram superiores a 80º (com o material se deslocando todo ao

mesmo tempo como uma massa única), o material no tambor rotativo ficou aderido à parede

do equipamento, impedindo assim uma medida confiável do ângulo de repouso dinâmico.

Dessa forma e segundo exposto por Medeiros et al. (2001), que afirmaram que a

fluidez de um material e seu ângulo de repouso têm influência decisiva no projeto e utilização

de silos e secadores, pôde-se concluir que o resíduo utilizado neste trabalho não poderá ser

desidratado em secadores móveis ou contínuos sem um estudo adequado para melhorar sua

escoabilidade e fluidez. Tais resultados foram fundamentais na opção pela desidratação com

ar quente em leito fixo por camada fina.

Os resultados obtidos na caracterização do resíduo para a presença de compostos

bioativos estão expressos na Tabela 4.1:

Tabela 4.1 – Teores de compostos bioativos obtidos para o resíduo in natura Análise Resultados (mg composto / 100 g amostra seca)

Teor de Fenólicos Totais (TPC) 119,87 ± 4,71 mg ácido gálico / 100 g Teor de Flavonoides Totais (TFC) 0,47 ± 0,05 mg rutina / 100 g

Acidez (TA) 2701,35 ± 89,13 mg ácido cítrico / 100 g Teor de Ácido Ascórbico (AA) 0,54 ± 0,05 mg ácido ascórbico / 100 g

Teor de Pectina 41,35 ± 5,24 %

Vasco (2009) definiu que produtos com alta concentração de compostos fenólicos

seriam aqueles que possuíssem concentração superior a 1000 mg de ácido gálico / 100 g,

enquanto que aqueles com valores inferiores a 100 mg de ácido gálico / 100 g são

considerados de baixa concentração, o que implica que o resíduo de maracujá utilizado é

considerado de concentração intermediária (119,87 mg / 100 g). Comparando o resultado

obtido com a literatura, verificou-se que López-Vargas et al. (2013) encontraram teores de

298,0 mg/ 100 g amostra para resíduos de maracujá compostos de sementes e polpa, enquanto

que Martínez et al. (2012) obtiveram teores de 150,0 mg ácido gálico / 100 g para um resíduo

com composição semelhante ao utilizado neste trabalho, formado por cascas, polpa e

49

sementes. Tal variação de resultados é justificada ao fato de que a composição do fruto pode

ser influenciada por vários fatores como localização geográfica, práticas de cultivo,

características do solo e armazenamento (BABBAR et al., 2011).

O teor de flavonoides obtido para o maracujá in natura foi de 0,47 ± 0,05 mg rutina

/ 100 g amostra seca, valores considerados baixos quando comparados com frutas como a

acerola onde os teores atingem valores superiores a 0,8 mg / 100 g amostra seca

(BORTOLOTTI, 2012; SILVA, 2014 e SILVA, 2015).

O teor de ácido cítrico obtido foi de 2701,35 ± 89,13 mg ácido cítrico / 100 g, teores

consideravelmente altos que justificam os baixos valores de pH encontrados anteriormente.

Leoro (2007) obteve teores de ácido cítrico entre 3000-5000 mg ácido cítrico / 100 g para o

fruto do maracujá in natura, indicando que parte considerável desse composto ainda é

remanescente em seus resíduos após o processamento.

O teor de ácido ascórbico encontrado foi de 0,54 ± 0,05 mg / 100 g amostra seca.

Diferentemente do obtido para o ácido cítrico, observou-se que pouca quantidade desse

composto ainda ficou presente no resíduo, já que os teores de vitamina C encontrados no fruto

de maracujá-amarelo apresentam valores na faixa 29,6 ± 7,9 mg / 100 g amostra seca

(NOGUEIRA, 2011).

O resultado obtido para o teor de pectina em base seca foi de 41,35 ± 5,24 %.

Utilizando metodologia semelhante à realizada neste trabalho, Pinheiro (2007) obteve

resultados de 43,56 % para a pectina de cascas de maracujá previamente desidratadas em

estufa enquanto que Kliemann (2006) obteve teores de 64,4% em condições semelhantes,

também para cascas previamente submetidas à estufa, ambos os trabalhos utilizando ácido

cítrico como extrator. Tal variação de resultados pode ser justificada por uma série de fatores,

como composição do fruto, metodologia de extração e condições de controle das variáveis,

que variaram ligeiramente de um método para outro. Outro fator relevante, é que o resíduo

utilizado nesse trabalho é composto por cascas, sementes e restos de polpa, o que implica que

o teor obtido poderia ter sido maior se tivessem sido verificadas apenas as cascas, já que essa

estrutura é a mais rica em pectina no maracujá (SEBRAE, 2015).

50

4.2 – Considerações Iniciais Sobre a Desidratação do Maracujá

Antes da apresentação dos resultados obtidos em cada metodologia de desidratação,

cabe ressaltar alguns aspectos importantes esperados com esse processo, visando um

aproveitamento viável e de qualidade para o resíduo de maracujá analisado.

Como discutido no Capítulo 2, o objetivo da desidratação é realizar a retirada de

umidade do material, tornando o mesmo mais manejável, reduzindo o custo de transporte e

favorecendo um aumento da vida útil já que este pode ser armazenado por um tempo maior

que se estivesse com altos teores de umidade, que acabariam ocasionando uma multiplicação

de micro-organismos e reações degradativas que, por conseguinte, gerariam a perda do

produto (SANTOS, 2010).

Na literatura tem sido encontrado um grande número de autores que têm debatido

sobre qual a faixa de umidade desejável para armazenamento de um alimento desidratado,

sendo que a grande maioria concorda que faixas de umidade inferiores a 10% seriam

suficientes para uma vida útil satisfatória (REY, 1964; ANGEL et al., 2009; COSTA, 2012).

Dessa forma, definiu-se que esse valor seria o máximo de umidade aceito para considerar que

o produto foi desidratado de forma eficiente. Outros aspectos como gasto de energia e

eficiência em termos de operação também foram levados em conta qualitativamente para

validar a metodologia de remoção de umidade como adequada ou não.

Quanto aos teores dos compostos bioativos avaliados, cabe ressaltar que enquanto

certos compostos são beneficiados pela exposição térmica que ocorre durante a desidratação,

outros são mais sensíveis à mesma, podendo apresentar degradação.

Estudos têm indicado que, quando submetidos a processos de remoção de umidade,

os compostos fenólicos e flavonoides apresentam uma tendência de aumento em seus teores

quando comparados aos valores antes da desidratação. Uma possível justificativa para tal

comportamento está ligada à liberação desses compostos da matriz interna do material durante

a remoção de umidade, através do rompimento de fibras e outras estruturas internas (CHISM;

HAARD, 1996). Vega-Gálvez et al. (2009) também relataram que um outro possível fator que

favorece o aumento desses compostos seja a presença de melanoidinas, provenientes da

reação de Maillard, que acabam interferindo nas propriedades antioxidantes dos alimentos de

forma positiva ao longo da desidratação.

Já os teores de ácido cítrico apresentam comportamento contrário, possuindo baixa

estabilidade durante tratamentos térmicos, logo apresentando degradação em operações com

51

temperaturas elevadas (PODSEDEK, 2007). Tal ocorrência não é considerada problemática,

afinal o ácido cítrico tem a propriedade de fornecer gosto ácido e adstringente aos alimentos,

que em geral são indesejados em um futuro aproveitamento do resíduo (SILVA, 2014).

Apesar do exposto por Bobbio; Bobbio (1995) que afirmaram que o ácido ascórbico

apresenta certa sensibilidade à temperatura e luz, trabalhos têm mostrado que a desidratação

pode apresentar efeito benéfico sobre os teores desses compostos, elevando os mesmos para

os valores superiores aos do material in natura. Isto se deve ao fato de que além do

rompimento das fibras que expõem o ácido ascórbico presente na matriz do material, o

processo contribui para a desativação de enzimas responsáveis pela degradação do mesmo,

elevando seus teores (DORTA et al., 2012).

Tal comportamento nesses compostos bioativos foi observado em vários trabalhos

realizados na FEQUI/UFU para os mais variados resíduos (DUZZIONI et al., 2013;

BORTOLOTTI, 2012; BORTOLOTTI et al., 2013; SILVA, 2014; SILVA, 2015). Dessa

forma, e em vista do que foi explanado, estes seriam os comportamentos esperados para os

compostos bioativos do resíduo do maracujá que foi desidratado pelos diferentes métodos

desse trabalho. Nos próximos itens, os mesmos serão verificados e discutidos caso a caso,

assim como a cinética de remoção de umidade.

52

4.3 – Desidratação por Ar Quente

4.3.1 – Considerações Gerais sobre a Desidratação

As amostras desidratadas em leito fixo através da passagem de ar quente não

apresentaram uma redução de volume considerável, já que esta forma de desidratação não é

tão intensa e rápida como outros métodos. O impacto visual se deu mais por um breve

escurecimento nas mesmas como pode ser visto na Figura 4.1.

Figura 4.1 – Amostras desidratadas por ar quente


Os experimentos realizados por essa metodologia, assim como exposto no Capítulo

3, foram organizados seguindo um planejamento composto central (PCC), verificando a

influência de três variáveis: velocidade do ar, temperatura do ar e tempo de desidratação. Os

níveis dessas variáveis foram escolhidos baseados em testes preliminares, visando à remoção

de umidade do material até atingir o equilíbrio, onde o máximo de umidade fosse retirado e a

massa do resíduo desidratado permanecesse constante. Dessa forma, seria possível garantir a

obtenção de um produto final com umidade baixa e ao mesmo tempo averiguar a influência

dessas variáveis no processo.

Os experimentos realizados e o valor de umidade final obtido em cada um estão

expressos na Tabela 4.2. Como se pôde observar, todos os experimentos apresentaram

umidade final na faixa de 3 – 7 %, valores suficientes para um armazenamento satisfatório do

material.

53

Tabela 4.2 – Planejamento experimental e umidade final para desidratação por ar quente

Experimentos Velocidade

(m/s) Temperatura

(oC) Tempo (horas)

Umidade Final (%)

1 1,0 50,0 5,0 6,68 ± 0,30 2 2,0 50,0 5,0 6,89 ± 0,40 3 1,0 80,0 5,0 4,63 ± 0,19 4 2,0 80,0 5,0 3,19 ± 0,05 5 1,0 50,0 7,0 6,37 ± 0,26 6 2,0 50,0 7,0 5,32 ± 0,13 7 1,0 80,0 7,0 5,47 ± 0,10 8 2,0 80,0 7,0 3,07 ± 0,06 9 0,8 65,0 6,0 6,53 ± 0,20 10 2,2 65,0 6,0 5,35 ± 0,11 11 1,5 43,8 6,0 5,75 ± 0,00 12 1,5 86,2 6,0 4,93 ± 0,08 13 1,5 65,0 4,6 2,98 ± 0,18 14 1,5 65,0 7,4 4,02 ± 0,16 15 1,5 65,0 6,0 4,20 ± 0,18 16 1,5 65,0 6,0 5,05 ± 0,15 17 1,5 65,0 6,0 5,34 ± 0,23 18 1,5 65,0 6,0 5,83 ± 0,45

Em posse dos resultados obtidos, foi realizada a construção das curvas de cinética,

convertendo os dados obtidos para umidade em valores de adimensional de umidade (MR) em

função do tempo. Esses resultados foram então analisados estatisticamente, com o objetivo de

se avaliar qual dos modelos cinéticos propostos na literatura melhor se adequaria aos pontos

experimentais.

De todos os modelos avaliados (Tabela 3.1), o que melhor representou os dados foi o

de Overhults et al. (1973), cujos parâmetros obtidos estão apresentados na Tabela 4.3. Além

da boa adequabilidade do modelo de Overhults et al.(1973), representada pelos altos valores

de R2, notou-se que o parâmetro k do mesmo, que está relacionado com a difusividade da

água através do material durante a desidratação, apresentou uma coerência em relação às

variáveis estudadas.

54

Tabela 4.3 – Parâmetros obtidos pelo modelo de Overhults et al. (1973) na desidratação por ar quente

Experimentos k n R2

1 1,27 x 10-4 1,78 0,9997 2 2,10 x 10-4 1,22 0,9988 3 2,51 x 10-4 1,37 0,9991 4 3,34 x 10-4 1,24 0,9973 5 1,33 x 10-4 1,03 0,9954 6 2,21 x 10-4 1,05 0,9991 7 2,51 x 10-4 1,37 0,9993 8 3,78 x 10-4 1,18 0,9983 9 1,41 x 10-4 1,46 0,9995 10 2,67 x 10-4 1,45 0,9992 11 1,82 x 10-4 1,28 0,9991 12 3,77 x 10-4 1,25 0,9991 13 1,98 x 10-4 1,36 0,9993 14 2,92 x 10-4 1,29 0,9997 15 2,85 x 10-4 1,31 0,9997 16 3,17 x 10-4 1,21 0,9991 17 2,37 x 10-4 1,19 0,9998 18 2,94 x 10-4 1,06 0,9971 R2 médio 0,9988

Perazzini (2011) também encontrou nesse mesmo modelo uma descrição satisfatória

para a secagem de resíduos sólidos orgânicos de frutas cítricas. O mesmo ocorreu com Silva

et al. (2013) para resíduos de abacaxi desidratados por ar quente em camada fina e com

Duzzioni et al. (2013) para resíduo de acerola desidratados nessas mesmas condições.

Em posse dos parâmetros do modelo, foram construídas curvas de cinética para cada

uma das condições experimentais avaliadas, as quais estão representadas na Figura 4.2.

Através dessas curvas foi possível verificar os impactos que a velocidade e temperatura do ar

têm sobre o processo de desidratação, maximizando a remoção de umidade quando as

mesmas apresentam valores mais altos. Comportamento semelhante foi observado por

Bezerra et al. (2015) para desidratação de cascas de maracujá por ar quente em secadores de

bandeja.

55

0 50 100 150 200 250 300

Tempo (min)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

MR

EXPERIMENTOS DE 1 A 4 (1) 1 m/s, 50oC, 5 horas (2) 2 m/s, 50oC, 5 horas (3) 1 m/s, 80oC, 5 horas (4) 2 m/s, 80oC, 5 horas

Overhults

(a)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tempo (min)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

MR

EXPERIMENTOS DE 5 A 8 (5) 1 m/s, 50oC, 7 horas (6) 2 m/s, 50oC, 7 horas (7) 1 m/s, 80oC, 7 horas (8) 2 m/s, 80oC, 7 horas Overhults

(b)

56

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tempo (min)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

MR

EXPERIMENTOS DE 9 A 14 (9) 0,79 m/s, 65oC, 6 horas (10) 2,21 m/s, 65oC, 6 horas (11) 1,5 m/s, 43,8oC, 6 horas (12) 1,5 m/s, 86,2oC, 6 horas (13) 1,5 m/s, 65oC, 4,6 horas (14) 1,5 m/s, 65oC, 7,4 horas Overhults

(c)

(d)

Figura 4.2 – Curvas de cinética de desidratação por ar quente: (a) experimentos de 1 a 4,

(b) 5 a 8, (c), 9 a 14 e (d) 15 a 18.

Por si só, tal análise validaria o uso das variáveis temperatura e velocidade do ar em

seus limites máximos, reduzindo o tempo de processo e gerando uma possível economia de

energia. Porém, tornou-se necessária a análise do impacto das mesmas nos compostos

57

bioativos presentes no resíduo, a fim de se verificar se os mesmos foram afetados ou não por

essas condições, visando à obtenção de um produto final de qualidade.

4.3.3 – Compostos Bioativos

Os resultados obtidos nas análises de cada composto bioativo para os experimentos

realizados serão apresentados a seguir. Com o intuito de facilitar o entendimento e discussão

dos mesmos, agrupou-se os experimentos em dois blocos, bloco (a): experimentos de 1 a 8,

representando os níveis ±1 do PCC (equivalente ao 2K) e bloco (b): experimento 9 a 14, onde

se avaliou os extremos das variáveis analisadas (níveis extremos do planejamento, ou seja,

±α). Os resultados obtidos para os experimentos de 15 a 18, que representam as réplicas no

ponto central estão expressos ao término da discussão.

Teor de Fenólicos Totais (TPC)

Os resultados obtidos para o teor de fenólicos totais (TPC) para os blocos (a) e (b),

ou seja, os 14 primeiros experimentos estão expressos na Figura 4.3, onde pôde ser observado

que o teor de fenólicos totais foi afetado pelas condições operacionais da secagem por ar

quente.

(a)

58

(b)

Figura 4.3 – TPC para desidratação por ar quente: (a) experimentos de 1 a 8 e

(b) experimentos de 9 a 14

Pela análise da Figura 4.3, verificou-se que a desidratação do resíduo de maracujá

por ar quente favoreceu positivamente a quantidade de compostos fenólicos presentes no

material, obtendo-se na maioria dos experimentos teores próximos ou superiores aos do

material in natura. Tal comportamento, como discutido anteriormente, pode ser justificado

pelo rompimento da estrutura interna do material e a presença de compostos como as

melanoidinas que favorecem os antioxidantes (CHISM; HAARD, 1996; VEGA-VÁLDEZ et

al., 2009).

Pôde ser observado também que os experimentos realizados nas maiores

temperaturas e tempos de exposição foram responsáveis pelos maiores teores deste composto

bioativo e que a velocidade do ar pouco influenciou no TPC. Tal comportamento é

confirmado na Figura 4.3(b), onde é possível observar também o maior impacto causado no

teor de fenólicos devido a um elevado tempo de exposição. A única ressalva é que em

temperaturas extremas, como a de 86,2oC, o TPC obtido reduziu-se em comparação com as

temperaturas mais baixas, indicando uma degradação do composto quando submetido a

valores muito elevados de temperatura.

Dessa forma, pôde-se concluir que sob o ponto de vista dos compostos fenólicos, as

melhores condições, dentre as testadas foram as temperaturas de 80oC e tempos de 7 horas,

59

que permitiram os melhores resultados para esses compostos. O impacto da velocidade é

baixo quando comparado as outras variáveis, mas se mostrou positivo.

Em posse dos resultados anteriores, construiu-se a Figura 4.4 que representa as

superfícies de resposta do TPC em função das variáveis estudadas. Nestas superfícies a

variável não apresentada encontra-se no nível central.

Figura 4.4 – TPC para as desidratações por ar quente

Os modelos obtidos e seus parâmetros estatísticos estão detalhados no Apêndice B.

Observou-se que tal análise confirmou o impacto positivo observado para as variáveis

temperatura e tempo (e sua interação) nos teores de TPC e que, apesar de menor impacto

quando comparada com as demais variáveis, a velocidade também favoreceu os teores de

compostos fenólicos.

Teor de Flavonoides Totais (TFC)

A Figura 4.5 apresenta os resultados para os teores de flavonoides do resíduo de

maracujá. Observou-se um comportamento qualitativamente semelhante aos obtidos para os

compostos fenólicos, isto é, a desidratação favoreceu o teor final de flavonoides presentes nos

resíduo.

60

(a)

(b)

Figura 4.5 – TFC para desidratação por ar quente: (a) experimentos de 1 a 8 e


Verificou-se que a variável temperatura foi a que mais impactou positivamente o

TFC, e diferentemente do ocorrido para os fenólicos, o tempo de exposição não apresentou

tanta influência nos mesmos. A velocidade do ar, mais uma vez, se mostrou com pouca

relevância, com exceção de sua condição extrema (b) e mais uma vez notou-se que a

61

temperatura de 86,2oC levou a uma degradação do composto, indicando também um limite de

operação – que no caso dos experimentos foi de 80oC.

Dessa forma, pôde-se concluir que o teor de flavonoides presente no material

desidratado foi muito superior ao obtido do in natura e que tal condição ainda pode ser

maximizada quando exposta a temperaturas maiores, desde que seja observado um limite.

Velocidade do ar e tempo de desidratação pouco impactaram, permitindo uma operação

dessas variáveis em níveis inferiores, maximizando a economia de energia, desde que

obviamente respeitando as condições de umidade final requerida.

Assim como realizado para os compostos fenólicos, em posse dos resultados obtidos

construiu-se as superfícies de resposta expostas na Figura 4.6 e cuja análise estatística

completa encontra-se no Apêndice B. Através das mesmas observou-se claramente o maior

impacto da temperatura sobre o TFC em relação ao tempo de desidratação e velocidade do ar.

Figura 4.6– TFC para as desidratações por ar quente

Acidez (TA)

Ao contrário do obtido para os compostos fenólicos e flavonoides, foi observado que

a desidratação do resíduo por ar quente promoveu a degradação do ácido cítrico, como

observado na Figura 4.7, com o mesmo atingindo valores médios de 55% do teor original do

material (entre 1400 e 1600 mg ácido cítrico / 100 g amostra seca). Tal comportamento já era

62

esperado, assim como exposto por Podsedek (2007), que confirmou a sensibilidade desse

composto à temperatura.

(a)

(b)

Figura 4.7 – TA para desidratação por ar quente: (a) experimentos de 1 a 8 e


Ao mesmo tempo, verificou-se na Figura 4.7(a) que praticamente as variáveis

operacionais pouco influenciaram no teor final de ácido cítrico. Isso indica que após a

63

degradação sofrida por esse composto durante a desidratação, seus teores se estabilizaram,

independentemente de temperatura, velocidade ou tempo. Uma leve variação foi observada

apenas na Figura 4.7(b), onde pôde-se notar que, somente em condições extremas, houve um

maior efeito.

A Figura 4.8 apresenta as superfícies de resposta obtidas para o TA. Cabe ressaltar

que as mesmas representam o comportamento dos teores de ácido cítrico em uma faixa muito

estreita de resultados, onde se situaram praticamente todos os resultados. A análise estatística

(Apêndice B) confirmou tal comportamento.

Figura 4.8 – TA para as desidratações por ar quente

Teor de Ácido Ascórbico (AA)

Os resultados obtidos para os teores de ácido ascórbico ou vitamina C (AA), estão

expressos na Figura 4.9. Foi possível observar que o AA do material foi impactado de forma

positiva e intensa pela temperatura, assim como esperado e observado por Dorta et al. (2012),

indicando um potencial benefício da desidratação por ar quente sobre o resíduo do maracujá.

64

(a)

(b)

Figura 4.9 – AA para desidratação por ar quente: (a) experimentos de 1 a 8 e


Além do grande impacto positivo da temperatura, foi possível observar que aumentos

na velocidade e tempo de desidratação também geraram aumentos no AA, ainda que de forma

menos intensa, como pôde ser bem observado na Figura 4.9(b). Dessa forma, verificou-se que

é possível intensificar os teores de ácido ascórbico no material, atuando em condições

65

operacionais que favorecem a desidratação, sendo que a variável temperatura do ar foi a que

mais impactou o processo.

A Figura 4.10 e as análises estatísticas obtidas através da mesma (Apêndice B)

confirmaram o observado, onde é visível a grande influência da temperatura no AA do

resíduo de maracujá desidratado.

Figura 4.10 – AA para as desidratações por ar quente

Os resultados obtidos para os experimentos de 15 a 18, as réplicas no ponto central,

se mostraram condizentes com os demais experimentos e estão expressos na Figura 4.11.

Nesses foi possível verificar a confiabilidade e repetibilidade dos resultados através das

réplicas no ponto central.

(a) (b)

66

(c) (d)

Figura 4.11 – Compostos bioativos para desidratação por ar quente nos experimentos de 15 a 18: (a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA.

Globalmente analisando os resultados obtidos para os teores de compostos bioativos,

pôde-se concluir que apesar das variáveis velocidade do ar e temperatura terem influenciado

fortemente a cinética de remoção de umidade, os teores de compostos bioativos foram

impactados de forma muito mais relevante pela temperatura do ar quente e tempo de

desidratação, sofrendo menor impacto da velocidade.

Os compostos fenólicos, flavonoides e ácido ascórbico foram intensificados após as

exposições à temperatura de 80oC, enquanto que o ácido cítrico degradou com a desidratação.

Tal comportamento em compostos bioativos também foi observado por Silva (2015) para uma

série de resíduos desidratados em leito fixo, como abacaxi, maracujá, goiaba e acerola.


Após a desidratação, as amostras foram submetidas à microscopia eletrônica de

varredura (MEV). Tal análise foi relevante devido à importância de se verificar os impactos

estruturais sofridos pelo material pós-desidratação, confirmando as propriedades e

observações das análises anteriores. As imagens obtidas estão mostradas na Figura 4.12.

67

Figura 4.12 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) com ampliação de 500 vezes para as amostras desidratadas por ar quente: (a) 50oC; 1 m/s; 5 horas, (b) 50oC; 1 m/s; 7 horas, (c) 65oC; 1,5 m/s; 6 horas, (d) 65oC; 2,2 m/s; 6 horas, (e) 80oC; 2 m/s; 7 horas e (f) 86,2oC; 1,5

m/s; 6 horas.

68

Através das imagens obtidas foi observado que as variáveis analisadas impactaram

diretamente na estrutura final do material obtido. Enquanto que para as temperaturas de 50oC

(a e b) obteve-se uma estrutura porosa indicativa da passagem do ar pelo resíduo, nas

temperaturas de 80oC (e) e 86,2oC (f) a estrutura apresentou um fechamento nos mesmos

indicando o enrugamento do material, já que nessas condições houve uma exposição

excessiva ao ar quente.

No que diz respeito a variações na velocidade do ar quente, observou-se que um

aumento nessa variável originou uma maior formação de poros na estrutura da amostra,

quando a mesma foi submetida à velocidade de 1,5 m/s (c) e 2,2 m/s (d). Comportamento

semelhante foi observado por Silva (2015) para sementes de acerola desidratadas por ar

quente, onde foi observado que aumentos de velocidade proporcionaram rompimento de

fibras e geração de poros na estrutura do resíduo.

Por fim, o tempo de desidratação apresentou impactos semelhantes aos da

temperatura, reduzindo o número de poros no material quando o mesmo foi submetido a 5 (a)

e 7 horas (b) de desidratação, indicando que a exposição excessiva do material ao calor

originado do ar quente pode aumentar o enrugamento do material, reduzindo a porosidade da

estrutura.

4.4 – Desidratação por Infravermelho


As amostras desidratadas por infravermelho apresentaram uma redução de volume

maior que aquelas submetidas à exposição por ar quente e seu aspecto visual mostrou

variações de acordo com a condição operacional a qual o material foi submetido, como pode

ser visto na Figura 4.13. Regiões de superaquecimento e/ou carbonização não foram

identificadas, ressaltando a maior uniformidade de aquecimento por este método como já

afirmado na literatura (SAKAI; HANZAWA, 1994; NOWAK; LEWICKI, 2004).

69

Figura 4.13 – Amostras desidratadas por infravermelho em diferentes condições operacionais

4.4.2 – Testes Preliminares

Assim como explanado na Metodologia, submeteu-se inicialmente o resíduo de

maracujá a desidratação por infravermelho em três temperaturas distintas: 65, 80 e 95oC, onde

o material foi deixado para desidratar até atingir o equilíbrio e o próprio equipamento

informava o fim da desidratação. Na Tabela 4.4 tem-se os resultados obtidos para o tempo de

desidratação e a umidade final em cada um dos experimentos, verificando-se que, como

esperado, maiores temperaturas, permitiram obter tempos reduzidos de desidratação

(TOGRUL, 2005)

Tabela 4.4 – Tempo de desidratação e umidade final obtidos na desidratação por infravermelho (testes preliminares)

Temperatura Tempo de desidratação Umidade Final 65oC 525 min (8,8 hs) 5,30 ± 0,09 % 80oC 360 min (6,0 hs) 4,33 ± 0,05 % 95oC 260 min (4,1 hs) 3,64 ± 0,11 %

Com os resultados obtidos, realizou-se a construção das curvas de cinética,

convertendo os dados de umidade em valores de adimensional de umidade (MR). Os valores

de MR em função do tempo foram analisados por técnicas de regressão não linear, com o

objetivo de se avaliar qual dos modelos apresentados na literatura se melhor adequaria aos

pontos experimentais.

70

Assim como obtido para a desidratação no leito fixo, o modelo que melhor

representou os dados foi o de Overhults et al. (1973), cujos parâmetros estão apresentados na

Tabela 4.5 e as curvas de cinética obtidas apresentadas na Figura 4.14.

O modelo de Overhults et al. (1973) foi eficiente para predizer o comportamento do

material quando exposto a essa radiação, apresentando altos valores de adequabilidade ao

modelo (R2). Silva (2014) também verificou o mesmo comportamento para este modelo na

desidratação de acerola por infravermelho sob diferentes pré-tratamentos.

Tabela 4.5 – Coeficientes para modelo de Overhults et al.(1973) na desidratação por infravermelho

Temperatura k n R2 65oC 8,70 x 10-5 1,29 0,9991 80oC 1,36 x 10-4 1,26 0,9994 95oC 1,82 x 10-4 1,34 0,9994

R2 médio 0,9993

Figura 4.14 – Cinética de remoção de umidade para a desidratação por infravermelho

Além da avaliação da cinética, foram realizadas as análises dos compostos bioativos

para se verificar o impacto deste tipo de desidratação sobre os teores dos mesmos no material

desidratado. Os resultados obtidos estão expressos na Figura 4.15, indicando um efeito

benéfico da exposição ao infravermelho.

71

(a) (b)

(c) (d)

Figura 4.15 – Teores de compostos bioativos após a desidratação por infravermelho: (a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA – Testes Preliminares

Observou-se que os teores de compostos fenólicos, flavonoides e ácido ascórbico

foram impactados positivamente pelo processo, apresentando valores semelhantes (no caso do

TPC) e até mesmo muito superiores (TFC e AA) que o resíduo in natura, indicando um

potencial aproveitamento dessa metodologia. Em contrapartida, os teores de ácido cítrico

(TA) apresentaram valores inferiores aos do material in natura, indicando a degradação desse

composto ao longo do processo devido à sensibilidade térmica do mesmo, já discutida

anteriormente.

Dessa forma, concluiu-se que o aumento na temperatura na faixa estudada nesta

etapa do trabalho se mostrou benéfico ao processo, reduzindo o tempo de desidratação e ao

72

mesmo tempo agiu positivamente nos teores de compostos bioativos, os quais apresentaram

aumento e melhores resultados para a temperatura de 95oC. E a exceção da regra foi o TA, já

que maiores temperaturas promoveram a degradação desse composto.

4.4.3 – Planejamento Composto Central (PCC)

Apesar dos três experimentos terem sido suficientes para fornecer informações úteis

sobre a cinética de desidratação e o comportamento dos teores de compostos bioativos no

resíduo de maracujá, tornou-se necessária uma análise mais profunda dessa metodologia, com

o intuito de quantificar o efeito das variáveis de processo estudadas sobre as respostas de

interesse.

Dessa forma, realizou-se um Planejamento Composto Central (PCC), baseado nas

temperaturas utilizadas nos testes anteriores, mas com o acréscimo da variável tempo,

permitindo uma melhor averiguação dos dados experimentais. Os experimentos realizados,

assim como os resultados de umidade final obtidos para cada um deles estão expressos na

Tabela 4.6.

Tabela 4.6 – Umidade final e adequabilidade ao modelo de Overhults et. al. (1973) para o PCC das desidratações por infravermelho

Experimentos Temperatura

(oC) Tempo (horas)

Umidade Final (%)

R2 (Overhults)

1 65 4,5 56,31 ± 3,15 0,9966 2 65 6,5 38,66 ± 1,57 0,9980

3 95 4,5 4,11 ± 0,20 0,9992

4 95 6,5 2,55 ± 0,02 0,9998

5 61 5,5 53,63 ± 6,84 0,9971

6 99 5,5 3,72 ± 0,06 0,9997

7 80 4,2 37,41 ± 2,36 0,9970

8 80 6,8 6,74 ± 0,17 0,9993

9 80 5,5 19,27 ± 1,07 0,9994

10 80 5,5 20,82 ± 0,78 0,9990

11 80 5,5 19,64 ± 1,00 0,9990

12 80 5,5 20,36 ± 0,59 0,9986

13 80 5,5 21,19 ± 0,38 0,9992

Verificou-se que, assim como ocorrido nos testes iniciais, o modelo de Overhults et

al. (1973) representou bem os dados experimentais. Devido às variações de tempo, uma série

de experimentos apresentou níveis altos de umidade, que eram esperados, já que optou-se por

73

verificar o impacto nos compostos bioativos em relação à exposição parcial e superexposições

ao infravermelho. A Figura 4.16 apresenta as curvas de cinética obtidas para cada

experimento do Planejamento Composto Central, onde fica visível o efeito da temperatura

sobre cada um dos experimentos.

(a)

(b)

74

(c)

Figura 4.16 – Curvas de cinética de desidratação por infravermelho: (a) experimentos 1, 3, 5 e 7; (b) experimentos 2, 4, 6 e 8 e (c) experimentos de 9 a 13

A análise de compostos bioativos foi realizada para todos os experimentos do PCC.

Assim como foi na desidratação por ar quente e visando uma melhor representação e

discussão dos resultados obtidos, dividiu-se os mesmos em dois agrupamentos gráficos: (a)

experimentos de 1 a 4 (temperaturas de 65 e 95oC e tempo de 4,5 e 6,5 horas) e (b)

experimentos de 5 a 8 (extremos de temperatura e tempo do PCC). Os experimentos de 9 a 13,

que representam as réplicas no ponto central e a reprodutibilidade dos resultados são

apresentados ao término da discussão.


Os teores de fenólicos obtidos estão apresentados na Figura 4.17, onde pôde-se

observar que os mesmos foram impactados tanto pela temperatura quanto pelo tempo, de

formas diferentes de acordo com os níveis dessas variáveis. Inicialmente, pôde-se observar

que o TPC obtido nos experimentos foi próximo ou superior ao do resíduo in natura,

indicando aumento nos teores desses compostos durante a desidratação por infravermelho.

75

(a)

(b)

Figura 4.17 – TPC para as desidratações por infravermelho: (a) experimentos de 1 a 4 e (b) experimentos de 5 a 8

Verificou-se também que para os experimentos realizados nas temperaturas de 61oC

e 65oC, o TPC apresentou valores elevados, porém com um alto índice de umidade, o que

inviabilizaria o armazenamento do material desidratado. Dessa forma, os experimentos

realizados nas demais temperaturas (80oC e 95oC) são considerados os melhores em termos de

teores de fenólicos nesse quesito, pois atingiram níveis de umidade inferiores a 10%,

portanto, satisfatórios.

Entretanto, para as temperaturas de 80oC e 95oC ficou evidente o impacto negativo

da variável tempo aos teores de fenólicos, indicando que a exposição prolongada do material a

radiação infravermelha de média e alta intensidade é prejudicial ao TPC.

76

Dessa forma, observou-se que é necessário identificar condições de temperatura e

tempo de exposição adequados, tendo em vista a redução de umidade até níveis que possam

ser estocados, bem como aos teores de fenólicos totais. Dentro dessa análise, a temperatura de

95oC com 4,5 horas de exposição destacou-se, sendo então, a melhor condição dentre as

avaliadas.


O teor de flavonoides obtido nos experimentos está expresso na Figura 4.18.

(a)

(b)

Figura 4.18 – TFC para as desidratações por infravermelho: (a) experimentos de 1 a 4 e (b) experimentos de 5 a 8

77

Observou-se que, assim como ocorrido nos testes preliminares, foi possível obter

teores de flavonoides elevados quando comparados aos do resíduo in natura, independente da

condição que o material foi submetido ao infravermelho, comportamento semelhante ao

observado na desidratação por ar quente.

No que diz respeito ao impacto das variáveis analisadas, observou-se que em relação

a variável tempo, cada faixa de temperatura se comportou de maneira diferente. Nas

temperaturas de 65oC, o TFC se manteve praticamente inalterado, independente do tempo de

exposição, indicando que após a liberação do composto da matriz interna do material não há

degradação. Já para as temperaturas de 80oC o tempo foi favorável aos teores de flavonoides

(Figura 4.18, b), enquanto que tempos excessivos de exposição à 95oC geraram a degradação

do composto (Figura 4.18, a). Quanto à temperatura, os melhores resultados de TFC foram

obtidos para a temperatura de 95oC e observou-se que temperaturas superiores a essa levaram

a uma degradação do composto, como pode ser visto na Figura 4.18(b).

Assim também foi possível, a partir destes dados, encontrar condições que levaram a

um produto com umidade final adequada ao armazenamento e a um TFC elevado, que

novamente é o caso do experimento realizado à 95oC e 4,5 horas.

Acidez (TA)

O teor de ácido cítrico obtido está apresentado na Figura 4.19. Conforme também

observado nos testes preliminares verificou-se que o ácido cítrico presente no resíduo, além

de bastante sensível às variações de temperatura, também é impactado negativamente pelo

tempo de exposição ao infravermelho, se degradando consideravelmente.

Outra observação interessante é que ao se verificar os resultados encontrados para a

temperatura de 65oC, com tempos de exposição onde houve pouca remoção de umidade e

comparando os mesmos com os resultados dos testes iniciais, foi possível verificar que a

degradação do ácido cítrico provavelmente ocorre nas etapas finais da desidratação.

78

(a)

(b)

Figura 4.19 – TA para as desidratações por infravermelho: (a) experimentos de 1 a 4 e (b) experimentos de 5 a 8


Os teores de ácido ascórbico obtidos após a desidratação por infravermelho foram

consideravelmente superiores aos do maracujá in natura, mas também foram influenciados

pelas variáveis temperatura e tempo, como pode ser visto na Figura 4.20.

79

(a)

(b)

Figura 4.20 – AA para as desidratações por infravermelho: (a) experimentos de 1 a 4 e (b) experimentos de 5 a 8

Constatou-se que a temperatura de 95oC é extremamente favorável ao aumento nos

teores de ácido ascórbico da amostra, confirmando a tendência de aumento desse composto

quando exposto termicamente (Figura 4.15d) até um certo limite (DORTA et al., 2012). Além

disso, nessa faixa de temperatura, não houve impacto do tempo de exposição, favorecendo

ainda mais essa condição operacional.

Todavia, foi observado um impacto negativo do tempo de exposição para as

temperaturas de 65oC e 80oC. Tais resultados mostraram que se a intensidade de energia não

for suficientemente alta, um tempo de exposição elevado pode influenciar a degradação da

vitamina C em uma velocidade muito maior que seu aumento, já que não há energia suficiente

80

para intensificar os valores de AA através da degradação enzimática e liberação do material

do interior da estrutura.

Os resultados obtidos para os experimentos de 9 a 13, réplicas no ponto central,

consolidam a reprodutibilidade dos dados, como se pode observar na Figura 4.21.

(a) (b)

(c) (d)

Figura 4.21 – Teores de compostos bioativos obtidos na desidratação por infravermelho – experimentos de 9 a 13: (a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA.

Dessa forma, os experimentos realizados no planejamento composto central

acabaram por confirmar o observado nos testes iniciais: altas temperaturas favorecem tanto a

retirada de umidade quanto os teores de compostos bioativos (com exceção do ácido cítrico).

Mas aos mesmos, somou-se a consideração que tempos de exposição em excesso ou superar o

limite de temperatura (que no caso foi 95oC) podem impactar negativamente nesses

compostos, degradando-os, não apresentando vantagem à metodologia, já que essas condições

também aumentam o consumo de energia.

81

Assim como realizado na desidratação por ar quente, obteve-se superfícies de

resposta para todos os experimentos do PCC da desidratação por infravermelho, as quais estão

mostradas na Figura 4.22 e cuja análise estatística detalhada está expressa no Apêndice B. Em

todas foi possível observar a influência da temperatura e do tempo de desidratação, assim

como exposto e discutido anteriormente.

Figura 4.22 – Teores de compostos bioativos para a desidratação por infravermelho (PCC): (a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA

82


Assim como realizado para a desidratação por ar quente, as amostras submetidas ao

infravermelho também passaram pela microscopia eletrônica de varredura (MEV). As

imagens obtidas para variadas condições experimentais estão expostas na Figura 4.23.

83

Figura 4.23 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) com ampliação de 500 vezes para amostras desidratadas por infravermelho: (a) 65oC; 6,5 horas, (b) 80oC; 5,5 horas, (c) 95oC; 4,5 horas, (d) 95oC; 6,5 horas, (e) 99oC; 6,5 horas; (f) 80oC; 4,2 horas, (g) 80oC; 6,8 horas.

Através das imagens obtidas constatou-se que as amostras submetidas ao

infravermelho apresentaram um aspecto final pouco poroso, justificado pela redução de

volume da amostra devido ao aquecimento intenso e mais uniforme. O aumento de

temperatura levou a um leve aumento na porosidade no material, como pode ser observado de

65oC (a) para 80oC (b) mas uma contínua exposição a essa radiação acabou implicando no

enrugamento e encolhimento da estrutura, como visto para 95oC (c e d) e 99oC (e).

Impacto semelhante foi observado para a variável tempo de exposição, onde, à

temperaturas constantes, o seu aumento também proporcionou tal redução na porosidade,

como observou-se para 95oC de 4,5 horas (c) para 6,5 horas (d) e 80oC de 4,2 (e) para 6,8

horas (f) de exposição.

4.5 – Desidratação por Micro-Ondas

4.5.1 – Considerações Gerais Sobre a Desidratação

As amostras desidratadas por micro-ondas, de acordo com a potência aplicada,

apresentaram um encolhimento intenso e redução de volume, como pode ser observado na

Figura 4.24. Tal redução é explicada pelas características da desidratação por micro-ondas

84

que age em todo o volume do material, o que implica em consideráveis mudanças na estrutura

física do produto (RATTI, 1994; KROKIDA; MAROULIS, 1997).

Cabe ressaltar que devido à remoção rápida de umidade, se o processo não for

controlado, o material pode apresentar sinais de superaquecimento e carbonização (DATTA;

ANANTHESWARAN, 2001; ZHANG et al., 2006). Dessa forma, tornou-se mais que

necessária a avaliação dessa metodologia de desidratação em diferentes condições de

operação, a fim de se verificar seu real impacto e potencial para aproveitamento.

Figura 4.24 – Aspecto visual da amostra desidratada por micro-ondas


Assim como descrito no Capítulo 3, os primeiros testes realizados utilizando a

radiação de micro-ondas foram realizados em um micro-ondas doméstico de potência 700 W,

onde a amostra era colocada e o mesmo aberto periodicamente para retirada de amostras.

Realizou-se as desidratações em tempos fixos finais de 10 minutos e nas potências de 280,

420, 560 e 700 W. Os resultados de umidade em função do tempo para cada um dos

experimentos realizados estão expressos na Figura 4.25.

85

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tempo (minutos)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Um

idad

e (%

)

Potências: 280 W 420 W 560 W 700 W

Figura 4.25 – Desidratação em função do tempo para o micro-ondas de 700W

Nestes testes preliminares, apesar de ter sido possível observar que, como esperado,

as maiores potências resultaram em uma maior taxa de remoção de umidade, houve uma

oscilação significativa em vários pontos experimentais. Tal oscilação é justificada pelo fato do

equipamento ser aberto para a retirada das amostras a cada ponto experimental. Este

procedimento expõe o material ao ar ambiente, interferindo na análise do processo.

Outro fator impactante é que, como visto no Capítulo 2, o aquecimento por radiação

de micro-ondas é feito por meio da transmissão de energia eletromagnética para o material,

aumentando a vibração das moléculas de água. Dessa forma, a cada momento que o micro-

ondas era parado, essa transmissão era interrompida e a vibração cessava. Assim, quando o

aparelho era ativado novamente, tornava-se necessário um breve reaquecimento do material

até a condição imediatamente anterior a coleta da amostra, gerando perda na eficiência da

desidratação.

Dessa forma, tornou-se necessário a construção de um melhor sistema de coleta de

dados durante a desidratação, onde não fosse necessário abrir e/ou parar o funcionamento do

forno micro-ondas. Como explicitado no Capítulo 3, construiu-se um sistema de operação

contínua, sendo então possível realizar um planejamento experimental para análise do efeito

das variáveis do processo de forma mais confiável.

86

De acordo com o planejamento experimental realizado, as amostras de maracujá

foram submetidas a quatro potências distintas (280, 480, 600 e 800 W) em tempos de 5, 10,

15 e 20 minutos. A curva de cinética foi construída utilizando os resultados obtidos para o

tempo máximo de 20 minutos em todas as potências, onde os dados de umidade foram

transformados em valores de adimensional de umidade (MR). Tais valores de MR em função

do tempo foram analisados por técnicas de regressão, com o intuito de se avaliar qual dos

modelos presentes na literatura melhor se adequaria aos resultados, assim como realizado para

as metodologias avaliadas anteriormente.

Assim como obtido para a desidratação com ar quente e por infravermelho, o modelo

que melhor representou os dados experimentais foi o de Overhults et al. (1973), cujos

parâmetros estão apresentados na Tabela 4.7 e as curvas de cinética na Figura 4.26.

Tabela 4.7 – Coeficientes para modelo de Overhults et al. (1973) para a desidratação por micro-ondas

Potência k n R2 280 W 1,34 x 10-3 2,05 0,9977 480 W 1,68 x 10-3 1,80 0,9983 600 W 2,13 x 10-3 1,77 0,9998 800 W 2,70 x 10-3 1,39 0,9988

R2 médio 0,9987

Figura 4.26 – Cinética de remoção de umidade para o sistema de micro-ondas de 800W

87

A figura anterior confirmou o comportamento esperado, mostrando que conforme a

potência foi sendo elevada, obteve-se um aumento na taxa de desidratação, atingindo valores

baixos de umidade rapidamente, ou seja, reduzindo o tempo necessário para a desidratação do

material.

O impacto do tempo também foi verificado nos experimentos realizados, cujos

resultados de umidade final estão expressos na Tabela 4.8. Observou-se que os maiores níveis

de potências usados no planejamento experimental foram aqueles que conduziram a um nível

de umidade satisfatório para a estocagem do material, em um tempo de exposição reduzido.

Tabela 4.8 – Umidades finais obtidas nas desidratações por micro-ondas

POTÊNCIA TEMPO (minutos)

5 10 15 20

280 W 78,75 % (± 0,95)

76,19% (± 1,45)

71,23% (± 0,71)

63,87% (± 0,72)

480 W 75,54 % (± 2,51)

62,03 % (± 1,89)

41,78% (± 1,31)

8,95 % (± 0,84)

600 W 71,08 % (± 0,83)

48,43 % (± 1,96)

16,62 % (± 0,53)

4,36% (± 0,08)

800 W 66,60 % (± 1,41)

25,48 % (± 0,93)

8,23 % (± 0,30)

5,26% (± 0,16)

Apesar do potencial de remoção encontrado, tornou-se necessário verificar os efeitos

dessa técnica sobre a qualidade do resíduo de maracujá. Em primeira análise, já foi possível

observar que, além do encolhimento característico do material, os experimentos apresentaram

um material com umidade final com variações consideráveis, dependendo da condição

experimental. A potência de 280 W originou um material de alta umidade e com um aspecto

que leva a crer que ocorreu pouco impacto das micro-ondas. Já as potências de 600 e 800 W

geraram um resíduo bastante desidratado, com sinais de carbonização em sua estrutura, como

pode ser observado na Figura 4.27.

A potência ideal, de acordo com essa análise inicial do aspecto final do produto e em

termos de remoção de umidade, foi a de 480 W, onde o material atingiu valores de umidades

baixos com 20 minutos de desidratação e não apresentou indícios de carbonização. Entretanto

deve-se verificar se tais características se refletiram nos teores de compostos bioativos.

88

.

Figura 4.27 – Amostras com sinais de superaquecimento e carbonização para as potências de 600 W e 800 W

4.5.3 – Compostos Bioativos

A análise de compostos bioativos foi realizada para todos os experimentos do

planejamento experimental (Tabela 4.8). Dessa forma, foi possível observar o efeito das

quatro potências utilizadas ao longo de todos os tempos pré-definidos. O impacto da

desidratação por micro-ondas em cada um dos compostos analisados pode ser visto nos itens a

seguir.


A Figura 4.28 apresenta os resultados obtidos para os teores de compostos fenólicos

totais obtidos nas desidratações realizadas. De acordo com os valores encontrados, observou-

se que a exposição à radiação de micro-ondas se mostrou benéfica ao teor de compostos

fenólicos, pois obteve-se para todas as potências valores de TPC próximos ou superiores aos

do resíduo in natura, semelhante ao ocorrido nas desidratações por ar quente e infravermelho.

Tal aumento na quantidade de fenólicos no produto final, como já discutido, pode ser

justificado pelo rompimento da matriz interna do resíduo, conforme a umidade foi sendo

removida do mesmo (CHISM; HAARD, 1996). Hayat et al. (2010) e Ghanen et al. (2012)

também verificaram o mesmo comportamento, ao obterem um aumento nos compostos

fenólicos presentes em amostras de frutas cítricas após as mesmas serem submetidas à

desidratação por micro-ondas em diferentes potências.

89

(a) (b)

(c) (d) Figura 4.28 – TPC para amostras desidratadas por micro-ondas: (a) 280 W, (b) 480 W,

(c) 600 W e (d) 800 W

Verificou-se ainda que para as potências de 280 e 480 W (a e b), onde o aquecimento

e, por conseguinte, a retirada de umidade, foram mais lentos, que o TPC iniciou a

desidratação com valores próximos aos do in natura, mas conforme o aquecimento se seguiu,

tais valores se elevaram e ficaram praticamente constantes. Já nos casos em que o

fornecimento de energia foi mais intenso, como nas potências de 600 W e 800 W, o TPC

apresentou um aumento e atingiu um pico de concentração, mas com a continuação no

90

fornecimento de energia e logo, excesso de aquecimento, acabou por ocorrer a degradação

desses compostos, reduzindo seus teores.

Por conseguinte, todos esses resultados indicaram que é possível obter bons valores

de TPC nessa metodologia de desidratação, desde que o material seja submetido a condições

intermediárias de potência, onde seja possível uma retirada de umidade satisfatória e ao

mesmo tempo não ocorra a degradação dos fenólicos por excesso de exposição. Dessa forma,

na faixa estudada, a potência de 480 W (b) se mostrou a ideal em termos de TPC, pois obteve-

se um produto final de qualidade, com 8,95 % de umidade final e teor de fenólicos de 217,03

± 6,51 mg ácido gálico / 100 g amostra seca.


O TFC para as quatro potências estudadas, expresso em mg de rutina / 100 g amostra

seca, é apresentado na Figura 4.29. Os experimentos indicaram que a desidratação por micro-

ondas também foi benéfica aos compostos flavonoides, obtendo-se valores consideravelmente

superiores aos do resíduo in natura, para as potências onde houve maior remoção de umidade

(480, 600 e 800W). Todavia, o comportamento desse compostos foi levemente diferente dos

obtidos para os fenólicos, pois o TFC não se mostrou tão sensível ao excesso de exposição às

micro-ondas, apresentando valores sempre crescentes conforme a energia é fornecida e, no

caso de excesso da mesma, se estabilizaram no valor máximo.

(a) (b)

91

(c) (d) Figura 4.29 – TFC para amostras desidratadas por micro-ondas: (a) 280 W, (b) 480 W,

(c) 600 W e (d) 800 W

Comparando cada potência, observou-se que os melhores resultados também foram

obtidos para a potência de 480 W (b), onde atingiu-se o valor de 2,87 ± 0,18 mg rutina / 100 g

amostra seca após 20 minutos de desidratação. Apesar das potências de 600 W (c) e 800 W

(d) também terem apresentado bons resultados, seus valores foram inferiores aos da potência

de 480 W, indicando que o excesso de energia decorrente desses aquecimentos levou a uma

degradação simultânea a retirada dos compostos flavonoides da estrutura do material,

resultando em um valor final de TFC inferior. Dessa forma, as potências intermediárias (480

W) mais uma vez são as indicadas para essa metodologia em termos de compostos

flavonoides.

Acidez (TA)

Os teores de ácido cítrico obtidos para cada experimento estão apresentados na

Figura 4.30. Diferentemente do ocorrido com os compostos fenólicos e flavonoides, os teores

de ácido cítrico foram diretamente impactados pela exposição à radiação de micro-ondas,

sofrendo degradação em relação ao resíduo in natura e comprovando, mais uma vez, a

sensibilidade térmica desse composto.

Avaliando-se cada potência, observou-se que na potência de 280 W (a), onde a

quantidade de umidade removida foi pequena, os valores de TA oscilaram próximo ao valor

92

do resíduo in natura, mas após isso, conforme as potências e tempos foram aumentando, o

teor de ácido cítrico reduziu drasticamente. .

(a) (b)

(c) (d)

Figura 4.30 – TA para amostras desidratadas por micro-ondas: (a) 280 W, (b) 480 W,

(c) 600 W e (d) 800 W

Dessa forma, em termos de qualidade do material e retirada de umidade, o melhor

valor obtido foi novamente para a potência de 480 W, onde foi possível obter um TA de

1204,05 ± 62,75 mg ácido cítrico / 100 g amostra seca para 20 minutos de desidratação, que

apesar de ser o menos impactado de todas as potências, ainda representou apenas cerca de

45% do teor de ácido cítrico original do resíduo. Dessa forma, como independentemente da

93

potência, o teor de ácido cítrico irá reduzir, uma avaliação dos demais compostos bioativos

torna-se necessária para confirmar a potência e condições ideais de operação.


Os teores de vitamina C, expressos em mg de ácido ascórbico / 100 g amostra seca,

estão expressos na Figura 4.31.

(a) (b)

(c) (d)

Figura 4.31 – AA para amostras desidratadas por micro-ondas: (a) 280 W, (b) 480 W,

(c) 600 W e (d) 800 W

Verificou-se que os resultados apresentaram um comportamento interessante. Para

todas as potências, o teor de ácido ascórbico praticamente manteve-se constante e próximo ao

94

do resíduo in natura durante os 10 primeiros minutos de desidratação, quando as taxas de

umidade ainda são consideradas elevadas.

Após isso, notou-se uma tendência de aumento desse composto, conforme o tempo

de desidratação foi aumentando e o material atingia valores menores de umidade, obtendo-se

valores extremamente superiores aos do resíduo antes da desidratação. A única potência cujo

esse comportamento final não foi observado foi a de 600 W, onde houve uma redução no AA

de 15 para 20 minutos (Figura 4.31c).

Mais uma vez a potência de 480 W se mostrou a mais eficiente sob todos os

aspectos, atingindo um valor de 4,17 ± 0,43 mg ácido ascórbico / 100 g amostra seca após 20

minutos de desidratação. Cabe ressaltar, também, que foi confirmado, mais uma vez, o

aumento nos teores de vitamina C, quando o material é submetido a altas temperaturas ou

superexposição energética. Mas, devido aos menores resultados obtidos para as potências de

600 e 800 W, notou-se que esse composto, quando submetido a condições extremas de

energia, pode também sofrer degradação, devido sua sensibilidade (BOBBIO; BOBBIO,

1995).

Considerando tudo que foi exposto, apesar do potencial mostrado pela desidratação

por micro-ondas principalmente nos quesitos tempo de desidratação, todos os teores de

compostos bioativos apresentam certa sensibilidade quando submetidos a altas potências,

sendo necessário, como boa pratica de operação, encontrar uma potência intermediária de

operação, que evite problemas como carbonização e degradação indesejadas no material final.

No caso do planejamento experimental realizado nesse trabalho, tal potência correspondeu a

480 W, que se destacou como a mais eficiente para todos os teores de compostos bioativos

analisados e também na produção de um produto final de baixa umidade.

Na Figura 4.32, através das superfícies de resposta, é possível observar o

comportamento que acaba de ser analisado referente ao efeito das variáveis independentes nos

compostos bioativos. A análise estatística da mesma (Apêndice B) confirmou o impacto da

exposição às micro-ondas no material final, assim como os impactos obtidos das variáveis

analisadas.

95

Figura 4.32 – Teores de compostos bioativos na desidratação por micro-ondas:

(a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA


As imagens obtidas pela microscopia eletrônica de varredura (MEV) para o resíduo

desidratado por micro-ondas estão expressas na Figura 4.33.

96

Figura 4.33 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) com ampliação de 500 vezes para

amostras desidratadas por micro-ondas nas potências de 280 W (a), 480 W (b), 600 W (c) e

800 W (d), expostas por tempos de 20 minutos.

As imagens obtidas por microscopia eletrônica também mostraram que o aumento de

potência impactou diretamente a estrutura do material, sendo possível observar que, conforme

o mesmo foi submetido a intensidades de exposição cada vez maiores, sua estrutura foi

tornando-se mais porosa, o que permitiu a liberação dos compostos bioativos, mas tal

aumento foi limitado, ocorrendo um enrugamento e encolhimento da mesma após a exposição

excessiva a essa radiação.

Dessa forma obteve-se uma estrutura levemente impactada pela desidratação na

potência de 280 W(a), um aumento de poros considerável na potência de 480 W(b),

97

considerada a mais adequada para a operação, o início da redução da porosidade na potência

de 600 W (c) e por fim o encolhimento e enrugamento da estrutura devido às temperaturas

excessivas obtidas na potência de 800 W (d).

4.6 – Liofilização


Assim como foi explanado no Capítulo 3, as amostras de resíduo submetidas à

liofilização foram previamente congeladas por dois métodos distintos: freezer convencional

(à temperaturas de aproximadamente –18oC) e nitrogênio líquido (cujas temperaturas se

situam abaixo dos -150oC). A escolha por esses dois métodos se deu baseada nas diferentes

taxas de congelamento que tais métodos apresentam (KUPRIANOFF, 1964; PITOMBO,

1989). Enquanto o nitrogênio líquido congela a amostra rapidamente, o freezer convencional

realiza o congelamento a taxas menores.

Tais diferenças na taxa de congelamento impactam diretamente na formação dos

cristais de gelo, que por sua vez se refletem na taxa de retirada de umidade. A Figura 4.34

mostra o aspecto do material após o mesmo ser submetido a esses dois métodos de

congelamento distintos.

Figura 4.34 – Aspecto visual das amostras de maracujá congeladas em freezer (a) e nitrogênio líquido (b)

Após a desidratação, foi observada uma diferença nítida nos resultados obtidos por

esta metodologia, em comparação com as apresentadas anteriormente, pois o material não

apresentou redução do volume macroscópico após o processo, independente do tipo de

98

congelamento. Tal comportamento também foi observado por Marques et al. (2006) para

amostras de abacaxi, acerola, mamão, manga e goiaba. Outro ponto interessante foi que o

cheiro característico do resíduo se manteve após a liofilização, o que foi observado também

por Krokida; Philippopoulos (2006) para amostras de maçã. Estes autores verificaram que

quantitativamente há uma retenção nos compostos de aroma do material após a liofilização,

em comparação aos métodos convencionais de desidratação, o que pode ser explicado pelas

baixas temperaturas que o material fica submetido ao longo do processo.

A única diferença visual observada nos experimentos realizados com o resíduo de

maracujá foi que, após a desidratação, as amostras congeladas por nitrogênio liquido se

apresentaram mais claras (tendendo a esbranquiçadas) do que as congeladas em freezer, como

pode ser observado na Figura 4.35.

Figura 4.35 – Aspecto pós-liofilização das amostras de maracujá congeladas em nitrogênio líquido (a) e freezer (b)


Como exposto no Capítulo 3, realizou-se ao todo 16 experimentos, onde para cada

método de congelamento, as amostras foram submetidas a 6, 12, 18, 24, 36, 48, 72 e 120

horas de liofilização. Em termos de remoção de umidade do material, realizou-se a medida da

mesma após cada experimento, o que permitiu a construção da curva exposta na Figura 4.36.

(a)

(b)

99

Figura 4.36 – Umidade em função do tempo para as amostras liofilizadas

Observou-se que a liofilização foi mais eficiente para as amostras que passaram pelo

congelamento em freezer, onde as mesmas atingiram valores de umidade final inferiores a

10% já com 48 horas de desidratação (6,07 ± 0,18%), sendo que tais valores só foram

atingidos pelas amostras submetidas ao nitrogênio líquido após 72 hs (11,11 ± 0,56%).

Comportamento semelhante a este foi observado por Marques (2008) para a acerola e mamão

papaya, o que confirmou o exposto na literatura que os métodos de congelamento rápidos,

como o do nitrogênio líquido, acabam por gerar cristais menores, cuja remoção é mais lenta

quando comparada a métodos de congelamento mais lento, como o do freezer, onde cristais

maiores e mais homogêneos são formados, e cuja remoção por sublimação se torna mais

eficiente. Cabe ainda ressaltar que o tempo necessário para que o material atinja uma umidade

final adequada ao armazenamento é muito superior às demais técnicas de desidratação, sendo

esta uma desvantagem importante da liofilização, principalmente no quesito gasto de energia.

Assim como realizado nos métodos anteriores, os dados de umidade foram

convertidos em adimensional de umidade (MR) para o estudo cinético. Mais uma vez, o

modelo de Overhults et al. (1973) foi o que melhor representou os dados experimentais de

cinética de secagem, indicando que tal modelo foi representativo da desidratação do maracujá

independente da metodologia utilizada. Seus parâmetros e as curvas de cinética obtidas para a

liofilização estão apresentados na Tabela 4.9 e Figura 4.37, respectivamente.

100

Tabela 4.9 – Coeficientes para modelo de Overhults et al. (1973) para as amostras liofilizadas Método de Congelamento k n R2

Freezer 3,22 x 10-2 2,11 0,9910

N2 líquido 2,30 x 10-2 2,12 0,9964

Figura 4.37 – Cinética de desidratação do resíduo de maracujá por liofilização

Analisando a Figura 4.37 e fazendo-se um paralelo com a Figura 4.36, observou-se

que a etapa de sublimação (ou primeiro estágio de secagem), onde a maior parte da umidade é

retirada, ocorreu até 48 hs e 72 hs para amostras congeladas em freezer e nitrogênio líquido

respectivamente, sendo assim, diretamente impactada pelo método de congelamento. Após

esses períodos de tempo, iniciou-se a dessorção (ou segundo estágio de secagem) onde o

método de congelamento pouco impactou na retirada de umidade.

Segundo Marques (2008), isso é justificado pelo fato de que nesse estágio a água que

é retirada corresponde aquela que está ligada diretamente a estrutura do material, dependendo

muito mais de suas características físicas, químicas e biológicas do que do processo de

congelamento. Dessa forma, em termos de cinética de desidratação, pode-se concluir que a

escolha pelo método de congelamento tem impacto direto no tempo final de processo.

101

4.6.3 – Análise de Compostos Bioativos

Como visto no item anterior, o método de congelamento impactou diretamente no

tempo de liofilização, o que tornou necessária uma análise minuciosa se tal comportamento se

refletiu nos compostos bioativos do material, geralmente, extremamente sensíveis a variação

de temperatura.

Segundo Chaves et al. (2009), apesar de métodos de congelamento rápido, como o

nitrogênio líquido, gerarem tempos de liofilização maiores (ou seja, não favorecerem a

sublimação), a formação de cristais pequenos obtidos nessa metodologia poderia ajudar a

preservar detalhes estruturais do material, reduzindo o tempo das reações degradativas e

conservando os componentes bioativos presentes no resíduo.

Dessa forma, realizou-se a análise de compostos bioativos para cada um dos

experimentos do planejamento, cujos resultados estão expostos e discutidos a seguir.


A Figura 4.38 apresenta os resultados obtidos para os teores de compostos fenólicos

(TPC) obtidos nas duas metodologias de congelamento. Observou-se que em ambos os

métodos de congelamento, a liofilização se mostrou benéfica para o teor de fenólicos totais,

que apresentaram resultados superiores aos do resíduo in natura. Assim também nessa técnica

ocorre a liberação desses compostos da matriz do material conforme o mesmo vai perdendo

umidade.

Comparando-se os dois métodos, pôde-se verificar que o TPC para as amostras

congeladas em freezer apresentou resultados finais levemente superiores aos obtidos nas

amostras congeladas em N2 líquido, obtendo-se teores de 180-190 mg ácido gálico / 100 g

amostra seca após 72 horas, contra teores entre 160-170 mg ácido gálico para o método por

N2 líquido no mesmo período. Tais resultados contrariaram a expectativa de que métodos de

congelamento rápidos seriam mais benéficos aos compostos bioativos que os métodos lentos,

já que os resultados obtidos nas duas metodologias foram bastante próximos.

102

(a)

(b)

Figura 4.38 – TPC para amostras liofilizadas congeladas em freezer (a) e

nitrogênio líquido (b)

Outra observação relevante é o comportamento dos fenólicos para cada método de

congelamento. Enquanto o TPC do freezer apresentou um aumento, atingindo um pico com

36 hs (quando a umidade era de 24,77 ± 1,14 %) e depois estabilizou, os resultados obtidos

por nitrogênio líquido se mantiveram praticamente constantes independente do tempo de

desidratação, o que reforça o lado positivo do congelamento em freezer para os teores desse

composto.

103


O teor de flavonoides totais (TFC), expresso em mg de rutina / 100 g amostra de seca, é apresentado na Figura 4.39:

(a)

(b)

Figura 4.39 – TFC para amostras liofilizadas congeladas em freezer (a) e

nitrogênio líquido (b)

Foi verificado que assim como ocorrido aos compostos fenólicos, o teor de

flavonoides superou em muito os valores obtidos para o resíduo in natura, independente do

104

método de congelamento. A explicação para tal aumento mais uma vez está na remoção

desses compostos da matriz conforme o material é desidratado, sendo comprovada pelos picos

de teores obtidos quando a umidade já apresentava valores inferiores a 30%. Pérez-Gregório

et al. (2011) obtiveram resultados semelhantes na liofilização de alho onde os teores de

flavonoides do material também apresentaram aumentos significativos.

Em ambos os métodos de congelamento, o TFC iniciou com valores semelhantes ao

in natura e conforme a umidade foi removida, os mesmos aumentaram. Um pico foi atingido

em umidades inferiores a 30% (correspondendo a tempos de desidratação entre 36-48 hs) e

após isso, observou-se uma degradação gradual do composto, apesar de seus teores terem se

mantido ainda elevados em comparação com o in natura.

Dessa forma, pode-se concluir que os flavonoides apresentam certa sensibilidade a

longos tempos de exposição às condições de liofilização, sendo necessária uma atenção maior

ao processo para não submeter o material à exposição prolongada. Cabe ressaltar ainda que o

método de congelamento pouco influenciou no TFC, atingindo-se praticamente os mesmo

teores máximos para as mesmas condições de umidade em ambos os métodos.

Acidez (TA)

A acidez do material no final dos experimentos, expressa na presença de ácido cítrico

na amostra, está apresentado na Figura 4.40. Observou-se que o teor de ácido cítrico presente

no resíduo após a desidratação por liofilização apresentou comportamento oposto aos dos

fenólicos e flavonoides, com valores inferiores aos do resíduo in natura.

Tal comportamento, semelhante aos obtidos para os métodos de desidratação que

envolveram exposição térmica, pode indicar que o ácido cítrico se degrada conforme o

material vai perdendo umidade, independente das condições de temperatura a que é

submetido. Uma das justificativas para isto pode estar ligada a sua solubilidade em água,

fazendo com que o mesmo deixe a amostra junto com a umidade. Entretanto, mais testes

precisam ser realizados para confirmar tal suposição.

Verificou-se também que, independente do método de congelamento, nas primeiras

18 horas de liofilização, os teores de acidez se mantiveram próximos aos do resíduo in natura,

mas conforme a umidade foi sendo retirada e o tempo de desidratação aumentou, o ácido

cítrico degradou, mantendo valores cerca de 60% dos originais, em umidades finais abaixo de

15%.

105

(a)

(b)

Figura 4.40 – TA para amostras liofilizadas congeladas em freezer (a) e nitrogênio líquido (b)

Quanto aos métodos de congelamento, o N2 líquido apresentou resultados levemente

melhores quando comparados aos do freezer, para mesmos tempos de liofilização, o que

indicou que houve certa proteção desse composto devido aos cristais menores do método de

congelamento rápido, assim como exposto por Chaves et al. (2009).

Dessa forma, concluiu-se que mesmo submetido a baixas temperaturas, o ácido

cítrico também apresentou degradação durante o processo de desidratação. Mas, como já

106

discutido, tal perda desse composto não é tão prejudicial à qualidade final do produto obtido,

devido ao sabor adstringente que o mesmo pode conferir ao produto (SILVA, 2014).


Os teores de ácido ascórbico (vitamina C) obtidos nos experimentos de liofilização

estão expressos na Figura 4.41.

(a)

(b)

Figura 4.41 – AA para amostras liofilizadas congeladas em freezer (a) e nitrogênio líquido (b)

107

Observando-se os resultados encontrados, verificou-se que os mesmos se

mantiveram praticamente constantes ou com pouca variação e muito próximos aos obtidos no

resíduo in natura. Tal comportamento também foi observado por Marques (2008) para

abacaxi, goiaba, acerola, manga e mamão papaya. A única exceção a esse comportamento foi

observada nas amostras congeladas em freezer, onde a oscilação no teor de vitamina C foi

maior, inclusive com um aumento nas seis primeiras horas de liofilização, logo estabilizado a

valores mais baixos conforme a umidade foi sendo removida.

Dessa forma, verificou-se que a liofilização não gerou degradação considerável nos

teores de vitamina C, mas por outro lado, não foi observado o mesmo aumento que esse

composto obteve nos métodos anteriores de desidratação, onde houve exposição térmica.

Analisando globalmente o processo de desidratação por liofilização, pôde-se concluir

que a remoção adequada de umidade somente ocorre após um longo de tempo de processo (no

mínimo 48 horas), o que faz com que os gastos de energia envolvidos nessa metodologia

sejam elevados. O método de congelamento que mais se destacou foi o freezer, em que se

obteve menores tempos de liofilização, além de ser mais barato e de fácil manuseio,

comparado ao nitrogênio líquido.

Em termos de compostos bioativos, a remoção de umidade por liofilização permitiu

obter bons teores de compostos fenólicos e flavonoides, que foram superiores aos do resíduo

in natura. Ao mesmo tempo, os teores de ácido ascórbico se mantiveram constantes e

próximos ou inferiores ao do material úmido, diferentemente do obtido nas metodologias de

desidratação analisadas anteriormente. O ácido cítrico apresentou o mesmo comportamento,

indicando também sensibilidade e degradação mesmo a baixas temperaturas. O método de

congelamento praticamente não impactou na presença desses compostos, viabilizando

também o uso do freezer, devido às condições já discutidas.


Os resultados obtidos por microscopia eletrônica de varredura estão expostos na

Figura 4.42. Através dos mesmos foi possível observar a quantidade de poros gerados no

material após a desidratação mesmo em ampliações de apenas 50 vezes (a) e (c), em contraste

com o enrugamento da estrutura apresentado pelas outras metodologias. Tal aspecto ilustra a

108

nível microscópico, o não encolhimento do material e a manutenção de suas características

após a remoção de umidade, além do fato que a presença de poros na estrutura, ainda permite

a possibilidade de uma possível reidratação do material, o que acontece em produtos como

café e chá solúvel, dentre outros (MARQUES, 2008).

Oikonomoupoulou et al. (2011) verificaram também por MEV a grande quantidade

de poros de alimentos liofilizados como batata, cogumelo e cereja, confirmando a eficiência

desse método de desidratação nesse quesito.

Figura 4.42 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) para amostras desidratadas por

liofilização congeladas previamente em freezer e desidratadas por (a) 72 horas e ampliação de

50 vezes, (b) 72 horas e ampliação de 500 vezes, (c) 120 horas e ampliação de 50 vezes e (d)

120 horas e ampliação de 500 vezes.

109

Apesar da estrutura porosa obtida, quando o material foi visualizado sob uma

ampliação de 500 vezes (b) e (d), foi possível verificar que o tempo de exposição gerou certo

impacto na amostra, reduzindo levemente a dimensão dos poros obtidos quando o material é

desidratado de 72 hs (a e b) para 120 hs (c e d). Esse comportamento é explicado pelo fato de

que submetendo o resíduo a um tempo superior que o necessário, um início de degradação na

estrutura pode ocorrer, assim como observado para os compostos fenólicos e flavonoides.

Amostras congeladas em nitrogênio líquido também foram submetidas ao MEV e as

imagens obtidas estão representadas na Figura 4.43. Através das mesmas foi possível verificar

certas diferenças nas estruturas e tamanhos nos poros, justificados pelo tamanho dos cristais

obtidos por esse método de congelamento, que por serem menores acabaram por gerar canais

menores e em maior número na estrutura do material, comprovando o exposto na literatura.

Figura 4.43 – Microscopia eletrônica de varredura (MEV) para amostras desidratadas por

liofilização, congeladas previamente em nitrogênio líquido e desidratadas por 120 horas (a)

ampliação de 50 vezes e (b) 120 horas ampliação de 500 vezes. .

4.7 – PECTINA

4.7.1 – Considerações Gerais sobre a Pectina Obtida

Assim como descrito no Capítulo 3, a técnica empregada para se obter a pectina

presente no resíduo de maracujá foi à extração utilizando ácido cítrico e posterior precipitação

alcoólica, devido a sua facilidade de realização e os bons resultados obtidos na literatura. O

110

uso do ácido cítrico também se mostra como uma alternativa ambientalmente viável, já que os

métodos tradicionais empregam o uso de ácidos inorgânicos, cujo impacto ambiental em

forma de resíduos é elevado (KLIEMANN, 2006; PINHEIRO, 2007; MUNHOZ, 2008).

Após a extração ácida e submetendo a solução obtida ao contato com etanol, pôde-se

verificar a formação de um gel que se acumulou na solução e então, foi retirado por filtração e

submetido à secagem em estufa. Curiosamente o filtrado apresentou coloração semelhante a

do resíduo desidratado utilizado, variando sua tonalidade de acordo com a metodologia de

desidratação aplicada. As Figuras 4.44, 4.45 e 4.46 ilustram cada uma das etapas de obtenção

dessa fibra.

Figura 4.44 – Precipitação da pectina em meio alcoólico

Figura 4.45 – Pectina úmida obtida após filtração

111

Figura 4.46 – Pectina obtida após a secagem em estufa

4.7.2 – Experimentos e Resultados

Apesar de existirem diversos trabalhos visando o aproveitamento da pectina, são

muitos escassos os que verificaram o impacto da desidratação prévia do material por

diferentes métodos no rendimento da mesma. O mais próximo de tal análise foram os

trabalhos realizados por Seixas et al. (2014) que obtiveram rendimento entre 15-30% para

casca de maracujá utilizando ácido tartárico e realizando o aquecimento da solução ácida com

micro-ondas. Já Bagherian et al. (2011) verificaram aumentos qualitativos e quantitativos nos

teores de pectina em toranjas. Estes autores usaram extração com ácido clorídrico e

submeteram as soluções de extração à micro-ondas e ultrassom.

No presente trabalho, baseado nos resultados de cinética e compostos bioativos

obtidos para as quatro metodologias de desidratação estudadas, escolheu-se alguns

experimentos e seus produtos finais para se avaliar a presença de pectina. Estes ensaios foram

selecionados de forma que os mesmos representassem de forma satisfatória as diferentes

condições operacionais dos métodos analisados.

Tais experimentos são mostrados na Tabela 4.10 e seus resultados na Figura 4.47.

112

Tabela 4.10 – Experimentos realizados para a obtenção de pectina Experimento Metodologia Condição Operacional Umidade (%)

P1 In natura - 82,88 ± 2,30 P2 Ar quente 1,5 m/s; 65oC; 6 horas 4,20 ± 0,18

P3 Infravermelho

65oC ; 4,5 horas 55,57 ± 2,30

P4 80oC ; 5,5 horas 19,46 ± 0,26

P5 95oC ; 6,5 horas 2,55 ± 0,02

P6 Micro-ondas

280 W ; 20 minutos 63,87 ± 0,72

P7 480 W ; 20 minutos 8,84 ± 0,64

P8 800 W ; 20 minutos 5,26 ± 0,16

P9

Liofilização

Freezer ; 36 horas 24,29 ± 0,88

P10 Freezer ; 72 horas 5,13 ± 0,54

P11 N2 Líquido ; 36 horas 47,66 ± 1,23

P12 N2 Líquido ; 72 horas 11,11 ± 0,56

Figura 4.47 – Teores de pectina obtida nas diferentes metodologias de desidratação

Observou-se que o rendimento de pectina variou consideravelmente ao longo dos

quatro métodos e suas condições operacionais, indicando que a presença dessa fibra no

material pode ser afetada também pela condição sob a qual o mesmo é desidratado antes da

extração.

113

Na desidratação por ar quente observou-se um aumento no teor da pectina em

comparação com o in natura, indicando um impacto positivo dessa desidratação nas fibras do

material quando o mesmo é submetido às condições do ponto central do planejamento (P2).

Já na desidratação por infravermelho, observou-se que apenas na condição P5 (65oC;

4,5 horas) foi obtida uma quantidade de pectina muito próxima ao do resíduo in natura, mas

para um material com a umidade ainda elevada. Conforme o material foi submetido ao

infravermelho em temperaturas e tempo superiores (P6 e P7), os rendimentos obtidos foram

menores, indicando que essa fibra passou por uma degradação, devido à exposição a essa

radiação, semelhante ao observado em alguns compostos bioativos.

Nas amostras desidratadas por micro-ondas, foi possível observar que a exposição do

material a potências baixas de micro-ondas (condição P8) permitiu um leve aumento no

rendimento obtido, obtendo-se o valor de 51,62 ± 0,05%, para um material com umidade final

de cerca de 55%. Porém, quando o resíduo foi submetido às potências de 480 e 800 W (P9 e

P10) houve uma degradação na pectina, obtendo-se teores inferiores aos do in natura,

mostrando que existe sensibilidade desse composto ao aquecimento excessivo nessa radiação

assim como para o infravermelho.

Nas amostras desidratadas por liofilização os resultados foram totalmente diferentes.

Confirmou-se o pouco impacto desse método na estrutura interna do material, indicando que

além de manter o teor de pectina intacto, é possível obter valores superiores ao resíduo in

natura em todas as condições submetidas. A justificativa para tal pode estar no fato que a

estrutura porosa gerada nessa desidratação permitiu a liberação da pectina presente na mesma,

além de mantê-la intacta.

Ao mesmo tempo, observou-se que o método de congelamento influenciou

fortemente nos resultados. Enquanto que para as amostras congeladas em freezer (P11 e P12),

o teor de pectina inicial obtido foi elevado e depois apresentou queda, devido à degradação

por remoção de umidade e excesso de exposição, as amostras congeladas em nitrogênio

líquido (P13 e P14) elevaram o rendimento conforme a umidade foi retirada. A explicação

para tal diferença pode estar na afirmação de Chaves et al. (2009), que verificaram que

métodos de congelamento rápido, ao gerarem cristais menores poderiam preservar detalhes

estruturais na amostra, o que não se refletiu nos compostos bioativos, mas pôde ser observado

para a pectina.

114

Dessa forma, pôde-se concluir que o maracujá apresenta altos teores de pectina que

podem ser extraídos facilmente, com reagentes considerados baratos e de fácil obtenção como

o ácido cítrico, reduzindo os impactos econômicos e ambientais desse processo de extração.

Além das variáveis de extração, verificou-se que uma desidratação prévia do resíduo também

pode impactar na pectina presente, sendo que dentre os métodos de desidratação, a liofilização

permitiu obter teores muito superiores aos encontrados no material in natura, apesar de ser

observado também um potencial aumento nos teores quando a amostra foi desidratada por ar

quente, ou seja, as duas metodologias com os maiores tempos de desidratação.

4.8 – Comparativo Final entre as Metodologias de Desidratação

Após toda a análise e discussão realizadas ao longo deste capítulo, tornou-se

necessária a avaliação comparativa entre os métodos de desidratação com o objetivo de se

definir qual gerou produtos finais de melhor qualidade, considerando também os quesitos

tempo de processo e consumo de energia.

Em termos de cinética de remoção de umidade, em todos os métodos foram obtidos

produtos finais com níveis de umidade inferiores a 10%, adequados ao armazenamento

satisfatório do material. O modelo de Overhults et al. (1973) se mostrou o mais adequado para

representação dos pontos experimentais, independente da metodologia de remoção de

umidade realizada.

Entretanto, em relação ao tempo final de processo, observou-se que nenhum método

foi tão rápido quanto à desidratação por micro-ondas. Através da mesma foi possível obter um

produto final de qualidade e baixas umidades com apenas 20 minutos, contra tempos ótimos

de processo de 7 horas para o ar quente, 4,5 horas para o infravermelho e 48 horas para a

liofilização. Sabe-se que a desidratação por micro-ondas é rápida, mais uniforme e

energeticamente eficiente quando comparada com os sistemas convencionais de secagem

(MASKAN 2000). Cabe ainda lembrar que uma redução no tempo de processo impacta

diretamente no quesito economia de energia.

Sob o ponto de vista dos teores de compostos bioativos, o comportamento foi

bastante similar em todas as desidratações. Verificou-se que os teores de compostos fenólicos

se mantiveram próximos ou levemente superiores aos do resíduo in natura, ocorreu um

aumento considerável nos teores de flavonoides e houve degradação no ácido cítrico. A única

115

exceção está nos teores de ácido ascórbico, sendo comprovado que os teores de tal composto

aumentam ao longo do processo de desidratação, o que não ocorreu apenas na liofilização. Já

em termos de rendimento de pectina, os melhores resultados ficaram para a liofilização,

indicando a maior preservação destas fibras quando se utiliza este processo de desidratação.

De forma global, as melhores condições experimentais obtidas para cada método de

desidratação estão definidas na Tabela 4.11.

Tabela 4.11 – Melhores condições experimentais nas metodologias de desidratação analisadas

Metodologia Condição

Experimental Justificativa

AR QUENTE

1 m/s

80oC

7 horas

Combinou os efeitos benéficos da temperatura e

tempo de exposição e pôde ser realizado com

velocidades mais baixas, já que essa variável não

apresentou impacto nos teores de compostos

bioativos, proporcionando economia de energia.

INFRAVERMELHO 95oC

4,5 horas

Apresentou os melhores resultados para compostos

bioativos e o menor tempo de desidratação, gerando

economia de energia.

MICRO-ONDAS 480 W

20 minutos

Resultados superiores em todos os compostos

bioativos e não gerou regiões de superaquecimento e

carbonização na amostra, mantendo a qualidade do

produto final.

LIOFILIZAÇÃO Freezer

48 horas

Melhores resultados em compostos bioativos em um

tempo menor que o método de congelamento em

nitrogênio líquido, proporcionando economia de

energia e em custos, já que o congelamento em

freezer é mais simples e barato.

Com tais condições experimentais definidas, construiu-se o comparativo final,

visando determinar o melhor método dentre todos em termos de compostos bioativos, o qual

está expresso na Figura 4.48.

116

(a) (b)

(c) (d)

Figura 4.48 – Teores de compostos bioativos obtidos para as condições mais adequadas de cada metodologia: (a) TPC, (b) TFC, (c) TA e (d) AA

Verificou-se que além de ter sido o método de desidratação mais eficiente em termos

de tempo, o micro-ondas se mostrou também como o mais benéfico para os compostos

fenólicos, flavonoides e ácido ascórbico. A única exceção, mais uma vez, está nos teores de

ácido cítrico, cujo impacto pode ser desprezado já que a degradação desse composto não é tão

prejudicial ao produto final. As melhores metodologias, nesse caso específico, foram a

desidratação por infravermelho e liofilização.

117

Dessa forma, entre os métodos de desidratação, pode-se afirmar que a remoção de

umidade através de potências moderadas em micro-ondas possibilitou os melhores resultados

para a desidratação do resíduo de processamento de maracujá, o que viabiliza essa

metodologia para trabalhos futuros. Esse resultado só não ocorreu para a pectina, em que a

liofilização se mostrou o método mais adequado.

118

Capítulo 5

CONCLUSÃO

O resíduo de processamento de maracujá-amarelo se mostrou como uma fonte

potencial de aproveitamento para fins mais nobres desde o momento da sua caracterização,

onde pôde-se perceber a presença de importantes compostos antioxidantes e da pectina, fibra

característica da casca desse material.

Os processos de desidratação analisados (ar quente, infravermelho, micro-ondas e

liofilização) se mostraram eficientes na remoção de umidade do material, permitindo obter um

produto final com baixos teores de umidades, adequado à estocagem e sem risco de

degradação ou decomposição por micro-organismos. Desses métodos, a desidratação por

micro-ondas permitiu desidratar o produto no menor tempo possível (20 minutos). As

melhores condições de desidratação dos demais métodos apresentaram 7 horas, 4,5 horas e 48

horas para ar quente, infravermelho e liofilização, respectivamente. Em todos os métodos, o

modelo de Overhults et al. (1973) representou satisfatoriamente os resultados experimentais

de cinética de secagem.

Quanto aos compostos bioativos, o comportamento dos mesmos se mostrou

semelhante em todas as metodologias analisadas. Compostos fenólicos apresentaram valores

próximos ou semelhantes ao resíduo in natura, apesar de certa sensibilidade quando

submetidos a condições extremas de temperatura ou tempos excessivos de desidratação. Nos

flavonoides, por outro lado, foi observado um impacto extremamente benéfico, permitindo

teores muito superiores aos do material original e com o ponto positivo de que, na maioria dos

métodos, não foi tão impactado pelas variáveis em suas condições extremas quanto os

compostos fenólicos. O ácido cítrico se mostrou sensível a toda e qualquer desidratação,

degradando para teores entre 40-60% do presente originalmente no resíduo. Por outro lado, o

ácido ascórbico se mostrou potencialmente beneficiado pelos métodos de desidratação,

aumentando seus teores consideravelmente, apesar de possuir, em certas condições, a mesma

sensibilidade às condições extremas observada para os fenólicos e flavonoides.

Avaliando-se cada método de desidratação, observou-se que a desidratação por ar

quente se mostrou efetiva na remoção de umidade. Por outro lado, seus compostos bioativos

sofreram impacto benéfico apenas da temperatura e tempo de desidratação, permitindo a

119

operação do secador em menores velocidades, desde que atingida a umidade necessária para o

produto final. Dessa forma a condição mais adequada de operação foi a 1 m/s; 80oC e 7 horas.

O uso de infravermelho apresentou eficiência elevada para a temperaturas elevadas

(95oC), tanto em tempo de remoção de umidade quanto para os teores de compostos bioativos.

Cabe ressaltar que apesar da influencia positiva do aumento da temperatura, essas apresentam

um limite que deve ser verificado para garantir que os compostos obtidos não se degradem

devido ao excesso de energia. O mesmo foi obtido para o tempo de desidratação, que

impactou negativamente nos compostos bioativos quando excedido. Dessa forma, a melhor

opção de operação é trabalhar em altas temperaturas até se atingir a umidade desejada, sem

exposição em excesso ou desnecessária, que além de degradar o material aumenta o consumo

de energia. Uma condição adequada, dentre as analisadas foi a 95oC e 4,5 horas de exposição.

A desidratação por micro-ondas se mostrou efetiva na remoção de umidade,

permitindo em um pequeno tempo obter produtos com baixos teores de água residual. Apesar

disso, verificou-se que é necessário trabalhar em potências intermediárias para maximizar os

teores dos compostos bioativos e evitar regiões de superaquecimento e até mesmo

carbonização. Dessa forma, um controle considerável desse processo de desidratação é

fundamental para se aproveitar o potencial do mesmo. A melhor condição de operação foi a

potência de 480 W com tempo de desidratação de 20 minutos.

Já a liofilização apresentou limitação quanto ao longo tempo requerido para a

desidratação. A análise dos métodos de congelamento indicou que o freezer convencional

permite obter desidratações em tempos menores e compostos bioativos iguais ou até mesmo

semelhantes aos obtidos nas amostras congeladas por nitrogênio líquido. Quanto ao impacto

que essa metodologia causou nos compostos bioativos, a mesma não foi tão diferenciada,

obtendo-se comportamento semelhante aos dos demais métodos de desidratação, apesar de

não ter conseguido potencializar os teores de ácido ascórbico. Entretanto, a liofilização

apresentou uma importante vantagem como método de desidratação para maximizar os teores

de pectina do resíduo de maracujá. Condições ideais de trabalho, na faixa estudada, foram:

congelamento em freezer e 48 horas de desidratação.

A microscopia eletrônica de varredura (MEV) mais uma vez se mostrou como uma

importante ferramenta para análise do comportamento de materiais após a desidratação. Pôde

ser observada a presença de poros e canais, quando o material passa por condições favoráveis

de desidratação e a degradação da estrutura, quando submetido às condições extremas. Por

120

meio desta técnica (MEV), observou-se que as amostras liofilizadas apresentaram a maior

quantidade de poros e um impacto extremamente reduzido a tempos extremos de

desidratação.

Dessa forma, os resultados obtidos neste trabalharam permitiram expor o potencial

do aproveitamento de resíduos oriundo do processamento de maracujá, cuja destinação mais

comum ainda tem sido o descarte ou produção de adubos. Observou-se que a desidratação é

uma alternativa extremamente viável para agregar valor nesse material, permitindo obter

produtos com teores satisfatórios de compostos antioxidantes e fibras, permitindo o uso dos

mesmos em reforços alimentares, produção de alimentos saudáveis, dentre outros. E dentre

todos esses métodos, o uso de micro-ondas se destacou como o mais eficiente na maioria dos

quesitos, abrindo muitas oportunidades para um aproveitamento dessa tecnologia para

desidratação dos resíduos de maracujá.

121

SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Desidratação do resíduo de maracujá por outras metodologias de remoção de umidade;

Análise nutricional e sensorial da farinha de maracujá obtida pelo melhor método de

desidratação (micro-ondas) e seu posterior aproveitamento e aplicação;

Avaliação dos compostos bioativos por outras metodologias como a cromatografia liquida

e gasosa e investigação da presença de outros compostos relevantes;

Otimização do processo de extração de pectina combinado com os métodos de

desidratação;

Modelagem matemática dos processos de desidratação avaliados assim como seus

impactos;

Desidratação de outros resíduos de frutas pelas metodologias estudadas neste trabalho;

122

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137

APÊNDICES

APÊNDICE A – RESULTADOS OBTIDOS PARA OS COMPOSTOS BIOATIVOS

TPC : mg ácido gálico / 100 g amostra seca TFC : mg rutina / 100 g amostra seca

TA : mg ácido cítrico / 100 g amostra seca AA : mg ácido ascórbico / 100 g amostra seca

AR QUENTE

Experimentos TPC TFC TA AA

1 136,08 (± 9,54)

2,03 (± 0,14)

1400,38 (± 79,79)

0,35 (± 0,07)

2 163,71

(± 10,14) 2,25

(± 0,23) 1353,46 (± 41,18)

1,95 (± 0,19)

3 139,29

(± 13,43) 2,61

(± 0,23) 1513,52 (± 39,06)

1,32 (± 0,16)

4 155,77

(± 13,99) 2,70

(± 0,19) 1472,46 (± 64,45)

2,19 (± 0,20)

5 137,42 (± 5,07)

1,85 (± 0,19)

1468,68 (± 0,0)

0,58 (± 0,07)

6 122,53

(± 10,05) 1,89

(± 0,13) 1412,81 (± 53,24)

0,73 (± 0,09)

7 162,06 (± 8,43)

2,63 (± 0,28)

1348,36 (± 51,32)

2,81 (± 0,28)

8 179,97 (± 9,65)

2,51 (± 0,25)

1405,39 (± 55,62)

2,79 (± 0,29)

9 130,16 (± 6,37)

1,84 (± 0,19)

1615,30 (± 88,07)

0,93 (± 0,15)

10 150,41 (± 6,09)

2,39 (± 0,23)

1398,35 (± 53,22)

1,43 (± 0,19)

11 132,65

(± 10,22) 2,27

(± 0,21) 1334,72 (± 54,12)

0,78 (± 0,12)

12 100,42 (± 6,30)

1,91 (± 0,15)

1734,16 (± 48,69)

2,86 (± 0,18)

13 102,85 (± 9,20)

1,87 (± 0,23)

1139,11 (± 38,68)

0,38 (± 0,05)

14 173,21

(± 15,19) 2,42

(± 0,32) 1422,41 (± 48,93)

0,81 (± 0,12)

15 154,46 (± 3,95)

2,46 (± 0,16)

1447,35 (± 85,22)

1,41 (± 0,10)

16 154,67

(± 12,13) 2,53

(± 0,21) 1374,48 (± 59,93)

0,94 (± 0,15)

17 156,94

(± 12,29) 2,56

(± 0,18) 1204,88 (± 46,85)

1,13 (± 0,07)

18 158,11 (± 8,16)

2,65 (± 0,32)

1348,44 (± 51,32)

1,08 (± 0,15)

138

INFRAVERMELHO

Experimentos TPC TFC TA AA Preliminares

65oC 130,35 (± 8,28)

1,95 (± 0,13)

2319,29 (± 78,10)

2,54 (± 0,25)

Preliminares 80oC

118,22 (± 4,12)

1,97 (± 0,12)

2223,52 (± 93,90)

2,57 (± 0,25)

Preliminares 95oC

147,48 (± 14,00)

2,21 (± 0,08)

1880,60 (± 120,15)

3,90 (± 0,30)

1 178,25 (± 9,12)

2,01 (± 0,05)

3238,93 (± 122,06)

2,26 (± 0,38)

2 186,55

(± 11,91) 1,91

(± 0,13) 2365,16 (± 95,96)

1,53 (± 0,16)

3 144,06 (± 6,10)

2,44 (± 0,23)

1693,96 (± 133,36)

3,55 (± 0,28)

4 101,60

(± 10,15) 1,89

(± 0,19) 1690,08 (± 75,27)

3,43 (± 0,31)

5 239,26

(± 11,44) 2,70

(± 0,08) 2760,39

(± 290,72) 1,36

(± 0,0)

6 116,48 (± 3,81)

1,71 (± 0,15)

1686,62 (± 123,17)

3,33 (± 0,0)

7 192,77

(± 15,71) 1,86

(± 0,14) 2802,75

(± 129,53) 2,96

(± 0,0)

8 145,30 (± 8,73)

2,28 (± 0,14)

1860,82 (± 148,27)

1,15 (± 0,24)

9 186,60 (± 9,02)

2,07 (± 0,14)

2019,05 (± 120,63)

2,44 (± 0,17)

10 170,50 (± 7,51)

1,97 (± 0,17)

1895,70 (± 171,69)

2,63 (± 0,40)

11 196,84

(± 10,32) 1,93

(± 0,10) 2093,95

(± 105,10) 2,68

(± 0,21)

12 173,93

(± 13,01) 1,79

(± 0,14) 2170,52

(± 110,15) 2,86

(± 0,39)

13 166,95 (± 5,27)

1,78 (± 0,17)

1896,01 (± 108,40)

2,71 (± 0,32)

139

MICRO-ONDAS

Experimentos TPC TFC TA AA

1 102,96 (± 6,64)

0,62 (± 0,04)

2524,05 (± 37,28)

0,34 (± 0,07)

2 103,36

(± 10,37) 0,54

(± 0,05) 2068,70 (± 46,25)

0,59 (± 0,09)

3 123,27

(± 12,99) 0,96

(± 0,05) 2510,91

(± 110,02) 0,84

(± 0,13)

4 170,82 (± 8,88)

0,60 (± 0,08)

2021,19 (± 154,73)

0,65 (± 0,14)

5 120,23 (± 3,57)

0,55 (± 0,04)

2319,29 (± 66,92)

0,36 (± 0,07)

6 181,64

(± 11,79) 1,22

(± 0,06) 2619,91 (± 70,86)

0,58 (± 0,12)

7 217,88

(± 11,78) 2,20

(± 0,08) 1749,87 (± 40,46)

1,95 (± 0,30)

8 217,03 (± 6,51)

2,87 (± 0,18)

1204,05 (± 62,75)

4,17 (± 0,43)

9 148,26 (± 8,52)

0,83 (± 0,08)

2579,64 (± 58,07)

0,58 (± 0,13)

10 195,14 (± 7,48)

1,29 (± 0,02)

1875,30 (± 83,01)

0,54 (± 0,10)

11 192,10 (± 6,34)

1,70 (± 0,20)

1470,89 (± 64,50)

1,58 (± 0,35)

12 139,55

(± 15,83) 1,77

(± 0,16) 1050,21 (± 33,41)

0,73 (± 0,12)

13 128,19 (± 8,34)

1,31 (± 0,12)

2144,26 (± 123,42)

0,59 (± 0,11)

14 184,81 (± 8,41)

2,05 (± 0,08)

1388,50 (± 43,91)

0,58 (± 0,12)

15 205,56

(± 18,96) 2,08

(± 0,13) 1403,00 (± 94,84)

1,90 (± 0,31)

16 154,96

(± 10,23) 2,30

(± 0,20) 1205,73 (± 61,19)

2,91 (± 0,0)

140

LIOFILIZAÇÃO

Experimentos TPC TFC TA AA Umidade(%)

1 125,70

(± 13,64) 0,53

(± 0,04) 2282,68 (± 93,56)

0,96 (± 0,0)

73,38 (± 1,50)

2 165,18 (± 8,12)

1,13 (± 0,06)

2345,84 (± 62,19)

0,59 (± 0,12)

68,31 (± 0,44)

3 174,26

(± 11,74) 1,46

(± 0,16) 2450,61

(± 127,14) 0,46

(± 0,08) 61,44

(± 1,29)

4 187,13

(± 20,10) 1,67

(± 0,09) 1657,03

(± 104,35) 0,50

(± 0,11) 52,01

(± 1,19)

5 202,10

(± 20,43) 2,47

(± 0,20) 1430,66 (± 85,47)

0,42 (± 0,06)

24,77 (± 1,14)

6 168,37 (± 9,33)

2,42 (± 0,22)

1730,77 (± 73,09)

0,64 (± 0,10)

6,07 (± 0,18)

7 190,29 (± 9,01)

1,69 (± 0,14)

1750,14 (± 35,21)

0,45 (± 0,07)

5,85 (± 0,25)

8 180,82 (± 8,74)

1,56 (± 0,11)

1509,42 (± 40,13)

0,37 (± 0,09)

3,49 (± 0,31)

9 147,01

(± 14,35) 0,64

(± 0,06) 2231,66 (± 70,99)

0,33 (± 0,0)

78,88 (± 0,69)

10 165,19

(± 11,08) 0,73

(± 0,12) 2341,49

(± 104,50) 0,37

(± 0,0) 76,61

(± 1,78)

11 164,05 (± 8,65)

0,98 (± 0,04)

2561,38 (± 87,14)

0,46 (± 0,0)

72,78 (± 0,07)

12 154,06

(± 10,29) 1,09

(± 0,09) 2068,66 (± 87,79)

0,41 (± 0,0)

62,83 (± 1,11)

13 142,71 (± 4,77)

1,52 (± 0,05)

1759,91 (± 38,15)

0,40 (± 0,0)

47,66 (± 1,23)

14 149,43

(± 13,14) 2,42

(± 0,14) 1396,17 (± 61,07)

0,39 (± 0,0)

25,95 (± 1,31)

15 168,22 (± 9,30)

2,03 (± 0,26)

1950,12 (± 70,26)

0,32 (± 0,0)

11,11 (± 0,56)

16 160,77

(± 11,97) 1,83

(± 0,17) 1787,20 (± 61,62)

0,45 (± 0,0)

5,29 (± 0,29)

141

TEOR DE PECTINA Experimentos Teor de Pectina (%)

P1 41,35

(± 5,24)

P2 61,94 (± 0,0)

P3 43,73

(± 0,74)

P4 40,50

(± 2,15)

P5 33,34

(± 2,16)

P6 51,62

(± 0,05)

P7 29,79

(± 2,09)

P8 30,41

(± 2,50)

P9 69,60

(± 0,82)

P10 50,20

(± 0,48)

P11 53,18 (± 0,0)

P12 78,92

(± 1,66)

142

APÊNDICE B – ANÁLISE ESTATÍSTICA DAS SUPERFÍCIES DE RESPOSTA

Nesta seção é apresentada a análise estatística das superfícies de resposta obtidas para

os teores de compostos bioativos nas desidratações por ar quente, infravermelho e micro-

ondas. Estão representadas as variáveis significativas e os modelos utilizados na construção

das superfícies, além de outras informações relevantes. O nível de significância adotado foi de

90% (α=0,1).

DESIDRATAÇÃO POR AR QUENTE

TEOR DE FENÓLICOS TOTAIS (TPC) – Figura 4.4

Temperatura X Tempo

Termos Significantes Parâmetros t de Student p Constante 154,84 45,60 0,0000

Temperatura T 5,84 2,16 0,0595 Temperatura^2 T2 -8,66 -2,43 0,0381

Tempo^2 t2 7,49 2,11 0,0636 Temperatura x Tempo T*t 14,08 4,83 0,0009

F (4,9) = 11,4740

𝑇𝑃𝐶 = 154,84 + 5,84 ∗ 𝑇 − 8,66 ∗ 𝑇2 + 7,49 ∗ 𝑡2 + 14,08 ∗ 𝑇 ∗ 𝑡

R2 = 0,8360

Velocidade X Temperatura


Temperatura T 15,19 4,42 0,0010 Velocidade^2 V2 -10,49 -2,70 0,0208

Velocidade x Temperatura V*T 7,70 1,99 0,0718 F (3,11) = 8,4047

𝑇𝑃𝐶 = 157,16 + 15,19 ∗ 𝑇 − 10,49 ∗ 𝑉2 + 7,70 ∗ 𝑉 ∗ 𝑇

R2 = 0,6962

143

TEOR DE FLAVONOIDES TOTAIS (TFC) – Figura 4.6

Temperatura X Tempo


Temperatura T 0,27 5,46 0,0001 Tempo^2 t2 -0,20 -3,42 0,0045

F (2,13) = 18,7060

𝑇𝐹𝐶 = 2,53 + 0,27 ∗ 𝑇 − 0,20 ∗ 𝑡2

R2 = 0,7421



Velocidade V 0,08 2,00 0,0683 Temperatura T 0,28 6,28 4,1 x 10-5 Velocidade^2 V2 -0,22 -4,27 0,0011

F (3,12) = 18,5590

𝑇𝐹𝐶 = 2,54 + 0,08 ∗ 𝑉 + 0,28 ∗ 𝑇 − 0,22 ∗ 𝑉2

R2 = 0,8227

ACIDEZ (TA) – Figura 4.8

Temperatura X Tempo


Temperatura^2 T2 165,12 9,73 2,0 x 10-6 Tempo^2 t2 -132,49 -7,81 1,5 x 10-5

Temperatura x Tempo T*t -44,98 -3,46 0,0061 F (3,10) = 48,3170

𝑇𝐴 = 1392,21 + 165,12 ∗ 𝑇2 − 132,49 ∗ 𝑡2 − 44,98 ∗ 𝑇 ∗ 𝑡

R2 = 0,9355

144



Velocidade V -48,21 -3,70 0,0041 Temperatura T 37,30 2,52 0,0304 Velocidade^2 V2 53,78 3,15 0,0104

F (3,10) = 9,8540

𝑇𝐴 = 1393,91 − 48,21 ∗ 𝑉 + 37,30 ∗ 𝑇 + 53,78 ∗ 𝑉2

R2 = 0,7472

TEOR DE ÁCIDO ASCÓRBICO (AA) – Figura 4.10

Temperatura X Tempo

Termos Significantes Parâmetros t de Student p Constante 1,05 7,07 6,0 x 10-6

Temperatura T 0,70 5,48 8,1 x 10-5 Temperatura^2 T2 0,46 2,92 0,0111

Temperatura x Tempo T*t 0,38 2,41 0,0302 F (3,14) = 14,7990

𝐴𝐴 = 1,05 + 0,70 ∗ 𝑇 + 0,46 ∗ 𝑇2 + 0,38 ∗ 𝑇 ∗ 𝑡

R2 = 0,7603



Velocidade V 0,28 2,08 0,0568 Temperatura T 0,70 5,27 0,0001

Temperatura^2 T2 0,46 2,81 0,0139 F (3,14) = 13,3170

𝐴𝐴 = 1,05 + 0,28 ∗ 𝑉 + 0,70 ∗ 𝑇 + 0,46 ∗ 𝑇2

R2 = 0,7405

145

DESIDRATAÇÃO POR INFRAVERMELHO

(Figura 4.22)

Figura 4.22(a) – TEOR DE FENÓLICOS TOTAIS (TPC)


Temperatura T -38,10 -5,25 0,0004 Tempo t -13,08 -1,80 0,1017

F (2,10) = 15,4080

𝑇𝑃𝐶 = 169,16 − 38,10 ∗ 𝑇 − 13,08 ∗ 𝑡

R2 = 0,8704

Figura 4.22(b) – TEOR DE FLAVONOIDES TOTAIS (TFC)


Temperatura T -0,30 -3,97 0,0073 Tempo T 0,16 2,18 0,0722

Temperatura^2 T2 0,25 3,20 0,0186 Tempo^2 t2 0,17 2,17 0,0731

Temperatura x Tempo T*t -0,43 -3,89 0,0081 F (5,6) = 5,6052

𝑇𝐹𝐶 = 1,89 − 0,30 ∗ 𝑇 + 0,16 ∗ 𝑡 + 0,25 ∗ 𝑇2 + 0,17 ∗ 𝑡2 − 0,43 ∗ 𝑇 ∗ 𝑡

R2 = 0,8237

Figura 4.22 (c) – ACIDEZ (TA)


Temperatura T -496,55 -8,58 2,6 x 10-5 Tempo T -287,22 -4,96 0,0011

Tempo^2 t2 164,41 2,40 0,0430 Temperatura x Tempo T*t 217,47 2,80 0,0232

F (4,8) = 27,9590

146

𝑇𝐴 = 2076,03 − 496,55 ∗ 𝑇 − 287,22 ∗ 𝑡 + 164,41 ∗ 𝑡2 + 217,47 ∗ 𝑇 ∗ 𝑡

R2 = 0,9332

Figura 4.22(d) – TEOR DE ÁCIDO ASCÓRBICO (AA)


Temperatura T 0,79 5,87 0,0002 Tempo t -0,43 -3,24 0,0102

Temperatura^2 T2 0,42 2,64 0,0270 F (3,9) = 17,3140

𝐴𝐴 = 2,01 + 0,79 ∗ 𝑇 − 0,43 ∗ 𝑡 + 0,42 ∗ 𝑇2

R2 = 0,8523

DESIDRATAÇÃO POR MICRO-ONDAS

(Figura 4.32)

Figura 4.32(a) – TEOR DE FENÓLICOS TOTAIS (TPC)


Potência P 21,19 2,58 0,0256 Tempo t 32,94 3,86 0,0027

Potência^2 P2 -42,69 -3,27 0,0074 F (3,11) = 9,6799

𝑇𝑃𝐶 = 189,43 + 21,19 ∗ 𝑃 + 32,94 ∗ 𝑡 − 42,69 ∗ 𝑃2

R2 = 0,7253

147

Figura 4.32(b) – TEOR DE FLAVONOIDES TOTAIS (TPC)


Potência P 0,43 3,17 0,0089 Tempo t 0,76 5,37 0,0002

F (2,11) = 21,9570

𝑇𝐹𝐶 = 1,55 + 0,43 ∗ 𝑃 + 0,76 ∗ 𝑡

R2 = 0,7997

Figura 4.32(c) – ACIDEZ (TA)


Potência P -364,70 -4,04 0,0016 Tempo t -470,54 -5,34 0,0002

F (2,12) = 22,2510

𝑇𝐴 = 1850,44 − 364,70 ∗ 𝑃 − 470,54 ∗ 𝑡

R2 = 0,7876

Figura 4.32(d) – TEOR DE ÁCIDO ASCÓRBICO (AA)


Tempo t 1,53 9,89 1,0 x 10-6 Tempo^2 t2 1,05 4,34 0,0012

F (2,11) = 50,9740

𝐴𝐴 = 0,95 + 1,53 ∗ 𝑡 + 1,05 ∗ 𝑡2

R2 = 0,9026

desidrataÇÃo de resÍduos do processamento de … · agradeço primeiramente a deus, ......

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